RU1831631C - Гибкий трубопровод - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к гибким трубопроводам и может использоватьс  в качестве одного из элементов усилени  гибких трубопроводов, герметичность которых обеспечиваетс  одной внутренней трубой или одной оболочкой из пластмассы или эластомера .

6 насто щем изобретении предлагаетс  выполнение гибкого трубопровода, который обладает, в частности, повышенным сопротивлением раздавливанию, с возможностью его выполнени  с пониженными производственными издержками. Кроме сокращени  производственных издержек, полученных благодар  более простому и более быстрому изготовлению, целью насто щего изобретени   вл етс  также уменьшение веса трубчатого сло  дл  заданного сопротивлени  раздавливанию, что позвол ет, с одной стороны, уменьшить вес и стоимость сырьевых материалов, использованных дл  изготовлени , и, с другой стороны , выполн ть гибкие трубопроводы, которые могут использоватьс  на более значительных водных глубинах.

В гибком трубопроводе, согласно изобретению , перва  вторична  опорна  поверхность спирально намотанной профилированной полосы разделена промежутками , в радиальном направлении, от первой основной цилиндрической опорной поверхности такой величины, что в намотанном состо нии профилированной полосы она прижимаетс  примерно по всей своей длине ко второй основной опорной поверхности одного смежного витка, причем ука- занный трубопровод существенно отличаетс  тем, что втора  вторична  опорна  поверхность содержит один участок, предпочтительно цилиндрический, соединени  со второй выпуклой радиальной частью один цилиндрический или несколько / конический концевой участок и, между ука -ванными участками, один, промежуточный

fe

00

со

сЈ

со

СА)

участок волнообразной формы, вогнутость которого обращена напротив второй основной опорной поверхности, при этом втора  вторична  опорна  поверхность устанавливаетс  таким образом, что в намотанном состо нии полосы указанной соединительный участок второй вторичной опорной поверхности опираетс  на первую основную опорную поверхность другого смежного витка, указанный концевой участой второй- вторичной опорной поверхности прижимаетс  к указанной первой основной опорной поверхности другого смежного витка, и предпочтительно, вершина промежуточного участка прижимаетс  к первой вторичной опорной поверхности указанного другого смежного витка.

Концевой участок второй вторичной опорной поверхности  вл етс , предпочтительно , цилиндрическим и прижимаетс  примерно по всей своей длине, к первой основной опорной поверхности другого смежного витка. Тем не менее этот концевой участок может, согласно изобретению, быть коническим, т.е. образовывать с осью трубопровода УГОЛ меньше примерно 10°, предпочтительно пор дка 5°.

Таким образом, в намотанном состо нии полосы между каждой из основных опорных поверхностей одного витка и одной основной опорной поверхностью смежного витка имеетс  опорна  структура, сопротивл юща с  раздавливанию вследствие двойной опоры концевого участка и соединительного участка второй вторичной опорной поверхности на первую основную опорную поверхность смежного витка, и сопротивлени  изгибу, которое придает промежуточный волнообразный участок. Опора промежуточного волнообразного участка на первую вторичную опорную поверхность смежного витка, наход щегос  в контакте со второй основной опорной поверхностью соответствующего витка, позвол ет еще более повысить жесткость профилированной полосы, обеспечива  сводообразный опорный эффект, при этом средн   часть промежуточного волнообразного участка может иметь закругленное сечение или центральную цилиндрическую опорную поверхность.

Согласно изобретению, длины концевого участка и соединительного участка второй вторичной опорной поверхности могут быть любыми и даже очень . небольшими. Важно только, чтобы имелс  контакт без зазора по обе стороны промежуточного волнообразного участка между второй вторичной опорной поверхностью одного витка и перией основной опорной поверхностью витка и чтобы наклонна  часть на

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

конце промежуточного волнообразного участка постепенно соедин лась, примерно в тангенциальном направлении, с концевым участком.

Предпочтительно, размеры профилированной полосы, образующей трубчатый слой гибкого трубопровода, согласно изобретению , по отношению к толщине е полосы или к внутреннему диаметру D образованного трубчатого сло   вл ютс  следующими:

1)длина b концевого участка второй вторичной опорной поверхности

b 5:0,5е и предпочтительно 0.5е Ь 2е;

2)длина е промежуточного волнообразного участка второй вторичной опорной поверхности

За э 8е;

3)высота d промежуточного волнообразного участка второй вторичной опорной поверхности

0,5е ,5e;

4)длина с соединительного участка второй вторичной опорной поверхности

е :Sc 4e;

5)толщина h трубчатого сло , образованного наматыванием профилированной полосы, то есть радиальное рассто ние между внутренней стороной основной опорной поверхности одного витка, составл ющей внутреннюю поверхность трубчатого сло , и наружной стороной основной опорной поверхности смежного витка, составл ющей наружную поверхность трубчатого сло .

h 4,5е;

6)ширина I профилированной полосы, т.е. рассто ние, измеренное в осевом направлении , между вершинами выпуклых радиальных опорных поверхностей полосы

50е:Ј I 100е;

7)средний шаг Р спирали, образованной наматыванием, то есть рассто ние, измеренное в осевом направлении, между первыми выпуклыми радиальными опорными поверхност ми двух последовательных витков, причем осевой зазор между последовательными витками предполагаетс  равным его среднему значению.

0.05D :SP 0.5D.

Промежуточный волнообразный участок имеет срединную часть закругленного сечени  или содержащую одну центральную цилиндрическую опорную поверхность, заключенную между двум  изогнутыми сегментами . Эта срединна  часть, вершина которой или, соответственно, центральна  опорна  поверхность, предпочтительно,

опираетс  на первую вторичную часть смежного витка и заключена между двум  переходными боковыми част ми. Эти две переходные части изогнутой формы, направление изгиба которых противоположно направлению изгиба изогнутых сегментов, соедин ютс , в тангенциальном направлении , соответственно, с концевым участков и с соединительным участком. Срединна  часть соедин етс , в тангенциальном направлении , с каждой из двух боковых переходных частей либо, предпочтительно, вместе с точкой перегиба, либо с пр молинейным соединительным сегментом длиной , предпочтительно, менее 2е. Угол, образованный касательной в точке перегиба или пр молинейным сегментом относительно оси трубчатого сло , предпочтительно, составл ет 45-80°.

Профилированна  полоса обладает особо повышенным сопротивлением раздавливанию , когда радиус кривизны каждой из изогнутых зон имеет наибольшее значение, совместимое с размерами, характеризующими сечение заданной профилированной полосы. Были получены интересные результаты при значени х радиуса кривизны в наиболее изогнутых зонах пор дка 1,5е, причем радиус кривизны отсчитываетс  на нейтральном звене, но, предпочтительно, чтобы в любой точке сечени  радиус кривизны был не меньше этого значени .

Профилированна  полоса согласно изобретению может быть выполнена по обычной технологии холодного формовани  с помощью формовочных молетт и может, в частности, непрерывно формоватьс  по непрерывному способу формовани  гибких трубопроводов, описанному в патенте Франции № А-255920 на им  за вител .

Фиг.1 по сн ет способ выполнени  гибкого трубопровода по типу ROUYH BORE, согласно изобретению; на фиг.2 - то же дл  гибкого трубопровода по типу SMOOTH BORE, согласно изобретению; на фиг.З - разрез детали трубчатого сло , образованного профилированной полосой трубопровода по фиг.1; на фиг.4-7 - варианты выполнени , аналогичные фиг.З.

Гибкий трубопровод типа ROUVH BORE (фиг.1) включает трубчатый слой 1, образованный профилированной полосой, спирально намотанной с небольшим шагом и с раструбным соединением последовательных витков. Этот слой 1  вл етс  внутренним каркасом, предназначенным дл  обеспечени  сопротивлени  трубопровода эффектам раздавливани .

Трубопровод содержит, помимо сло  1, кожух 2 сопротивлени  разрыву и внутреннему давлению, образованный, предпочтительно , из одной или нескольких пар перекрещенных слоев металлических проводов или композитных материалов, стойких к

разрыву. Наконец, трубопровод содержит одну герметичную внутреннюю оболочку 3, размещенную между сло ми 1 и 2 и наружной оболочкой 4.

В .конструкции типа SMOOTH BORE,

O показанной на фиг.2, предусматриваетс  герметична  внутренн   труба З1, котора  опираетс  на трубчатый слой 1 , образованный наматыванием одной профилированной полосы и который обеспечивает, с

5 одной стороны, сопротивлени  раздавливанию и, с другой стороны, сопровтивление окружностей составл ющей, индуктированной внутренним давлением,

Слой 1 образован спиральной намоткой

0 одной профилированной полосы, как это показано на фиг.З, причем эта полоса выполн етс  из любого металлического материала, пригодного дл  предусматриваемого использовани  и способного прини5 мать заданную конфигурацию путем пластической деформации, например, из нержавеющей аустенитной, аустенито-фер- ритной или ферритной стали, из углеродистой стали; в частности, высокой степени, из

0 гальванизированной стали или из сплавов с хорошими антикоррозийными характеристиками таких, как ИНКОНЕЛЬ или алюминиевые сплавы.

На фиг.З показано сечение одного витка

5 профилированной полосы в измотанном состо нии , а также фрагментарное сечение двух смежных витков. В сечении профилированна  полоса толщиной е ик;еет одну первую основную цилиндрическую опор0 ную поверхность 5, объединенную с одной второй основной цилиндрической опорной поверхностью 6 посредством одной наклонной центральной части 7. Основные опорные поверхности 5 и б продолжены

5 выпуклыми радиальными част ми, соответственно , 8 и 9. Радиальна  часть 8 продолжена первой вторичной опорной поверхностью 10, концентричной опорной поверхности 5. Втора  радиальна  часть 9

0 продолжена второй вторичной опорной поверхностью , образованной цилиндрическим соединительным участком 11 и цилиндрическим концевым участком 12, между которыми размещаетс  промежуточ5 ный волнообразный участок 13, вогнутость которого обращена напротив второй основной опорной поверхности 6.

.„Высота h трубчатого сло , конфигурзN ци  и размеры по длине а и по высоте d

промежуточного волнообразного участка 13

определ ютс  таким образом, что в намотанном состо нии полосы цилиндрические участки 11 и 12 прижимаютс  примерно по всей их длине с и, соответственно, Ь, к первой основной опорной поверхности 5 одного смежного витка, вершина Закругленной срединной части промежуточного участка 13 прижимаетс  к первой вторичной опорной поверхности 101 указанного смежного витка.

Кроме того, как это показано на фиг.З, перва  вторична  цилиндрическа  опорна  поверхность 10 отдел етс  промежутком в радиальном направлении от первой основной цилиндрической опорной поверхности 5 с тем, чтобы прижиматьс  без зазора по всей своей длине, по которой основной цилиндрической опорной поверхности б другого смежного витка.

В способе выполнени  по фиг.4 срединна  часть промежуточного участка 13а содержит цилиндрическую поверхность 14, опирающуюс  по всей своей длине f на первую вторичную опорную поверхность 10 смежного витка. Цилиндрическа  опорна  поверхность 14 продолжена двум  сегментами изогнутого сечени  15, соедин ющимис  в тангенциальном направлении непосредственно или посредством пр молинейных сегментов (не показаны) с боковыми переходными част ми с участками 11 и 12.

Согласно фиг.4, длины b и с концевого цилиндрического участка 12 и соединительного участка 11 сведены к минимуму, практически до нул , а обе боковые переходные части промежуточного участка 13а равномерно изгибаютс  и соедин ютс , в танген- циальном направлении, на стороне напротив первой основной опорной поверхности 51 смежного витка.

В способе выполнени  по фиг.5 предусматриваетс  пр молинейный соединительный сегмент длиной g между изогнутой срединной частью 14 промежуточного участка и каждой из двух боковых переходных частей.

В способе выполнени  по фиг.6 концевой участок 12 второй вторичной опорной поверхности  вл етс  несколько коническим , причем на фиг.7 показан вариант выполнени , по которому длина этого концевого участка  вл етс  очень малой, близкой к нулевому значению.

Так как перва  и втора  основные опорные поверхности одного и того же витка разделены промежутками в радиальном на- ( правлении, трубчатый слой может быть образовав из профилированной полосы,

согласно изобретению, двум  разными способами:

(I) перва  основна  опорна  поверхность может находитьс  внутри ближе всего

к оси гибкой трубы по отношению ко второй основной опорной поверхности; промежуточный волнообразный участок 13, образованный второй вторичной опорной поверхностью, находитс  в этом случае

0 внутри трубы по отношению к первой вторичной опорной поверхности 101 противоположного смежного витка.

(if) перва  основна  опорна  поверхность находитс  снаружи, при этом проме5 жуточный волнообразный участок также находитс  снаружи.

Кроме того, трубчатый слой может вы полн тьс  путем наматывани  только одной профилированной полосы, последователь0 ные витки которой взаимно раструбно соедин ютс . Как вариант, можно его выполн ть, наматыва  р дом две смежные профилированные полосы, при этом каждый виток одной полосы соедин етс  с двух

5 сторон с двум  витками другой полосы; в некоторых случа х этот вариант может быть интересен, например, в случае, когда ширина фальцованной полосы  вл етс  относительно небольшой по отношению к

Claims (1)

1. 0 диаметру формованной гибкой трубы. Формула изобретени  1. Гибкий трубопровод, содержащий по меньшей мере один трубчатый слой, образованный по меньшей мере одной профилиро5 ванной полосой удлиненного S-образного сечени , спирально намотанной с раструбным соединением последовательных витков , причем указанна  профилированна  полоса имеет сечение, образованное из

   0 первой и второй основных цилиндрических параллельных опорных поверхностей, и из первой и второй вторичных цилиндрических параллельных опорных поверхностей, отделенных в радиальном направлении от цент5 ральной части, наклоненной по отношению к продольной оси трубопровода и объедин ющей первую и вторую основные опорные поверхности, и от двух радиальных выпуклых участков, соедин ющих первую и вто0 рую основные поверхности с первой и второй вторичными поверхност ми соответственно , причем перва  вторична  опорна  поверхность отделена в радиальном направлении от первой основной опорной по5 верхности. а перва  вторична  опорна  поверхность витка профилированной полосы прижимаетс  в намотанном состо нии по всей длине к второй основной опорной поверхности витка, втора  вторична  опор- на  поверхность имеет волнообразный уча9183163110

   сток, который  вл етс  промежуточным инию к направлению кривизны указанных

   направлен своей выпуклостью к второй ос-изогнутых участков.

   новной опорной поверхности, причем ука-7. Трубопровод по одному из пп. 1-6, о тзанна  вторична  опорна  поверхностьл и ч а ю щ и и с   тем, что длина b концевого

   выполнена так, чтобы обеспечить в намо-5 участка второй вторичной опорной поверхтанном состо нии полосы опирание участканости удовлетвор ет следующему отношесоединени  второй вторичной опорной по-нию:

   верхности, наход щейс  между второй pa-0,5e b 2е,

   диальной выпуклой частью игде е - толщина профилированной полосы.

   волнообразным участком, на первую основ-10 8. Трубопровод по одному из предыдуную опорную поверхность смежного витка,щих пп.,отличающийс  тем, что длина

   отличающийс  тем, что втора а промежуточного волнообразного участка

   вторична  опорна  поверхность имеет до-второй вторичной опорной поверхности

   полнительный концевой участок, образую-удовлетвор ет следующему отношению:

   щий удлинение промежуточного15 ,

   волнообразного участка и прижимающийс где е - толщина профилированной полосы.

   к первой основной поверхности смежного.9, Трубопровод по одному из пп.1-8, о твитка .ли чающийс  тем, что высота d проме2 .Трубопровод по п. 1, отличающий-жуточного волнообразного участка второй с   тем, что концевой участок  вл етс  цилин-20 вторичной опорной поверхности удовлетво- дрическим и прижат примерно по всей своейр ет следующему отношению:

   длине к указанной первой основной опор-0,5е ,5e,

   ной поверхности смежного витка.где е-толщина профилированной полосы.

   3.Трубопровод по п.1, отличаю щи й-10. Трубопровод по одному из пп. 1-9, с   тем, что концевой участок  вл етс  кони- 25 отличающийс  тем, что толщина h ческим и опираетс  своим концом на указан- трубчатого сло  удовлетвор ет отношению ную первую основную опорную поверхность ,5e,

   смежного витка. .где е - толщина полосы.

   4.Трубопровод по пп.1-3, о т л и ч а ю-11. Трубопровод по одному из пп.1-10, щ и и с   тем, что вершина промежуточного 30отличающийс  тем, что длина с второго участка прижата к первой вторичной опор-соединительного участка второй вторичной ной поверхности указанного смежного вит-опорной поверхности удовлетвор ет следу- ка. ющему отношению:

   5.Трубопровод по пп.1-4, отлича ,

   щ и и с   тем, что срединна  часть указан- 35 где е - толщина профилированной полосы, ного промежуточного волнообразного уча-12. Трубопровод по одному из пп.1-11.

   стка имеет сечение закругленной формы и отличающийс  тем, что ширина I соединена в тангенциальном направлении профилированной полосы, т.е. рассто ние, С двум  изогнутыми боковыми переходны- измеренное в осевом направлении между ми част ми, имеющими обратное направ е- 40 вершинами выпуклых радиальных опорных ние кривизны пр отношению к направлению поверхностей полосы, удовлетвор ет следу- кривизны указанной срединной части.ющёму отношению:

   6. Трубопровод по пп.1-4, отличаю-50е 1 S 100е.

   щ и и с   тем, что срединна  часть указан- где е - толщина полосы, ного промежуточного волнообразного уча- 45 13. Трубопровод по одному из пп.1-12, стка содержит центральную цилиндриче- отличающийс  тем, что средний шаг скую часть в контакте, предпочтительно Р спирали, образованной намоткой, т.е. рэс- примерно по всей своей длине, с первой сто ние, измеренное в осевом направлении вторичной опорной поверхностью указан-. между первыми выпуклыми радиальными ного смежного витка, и заключена между 50 опорными поверхност ми двух последова- двум  изогнутыми участками, при этом ука- тельных витков, удовлетвор ет следующему эанна  срединна  часть соединена в танген- отношению: циальном направлении с двум  изогнутыми0,05D:S ,5О,

   боковыми переходными част ми и имеет об- где D - внутренний диаметр образованного ратное направление кривизны по отноше- 55 трубчатого сло .

   Ъ гпЬ

   IC91C81

   //

   11 14 tea 12 Фиг. 4

   ///////

   11m „13 i2 Фиг.

   лл ул лУЛ vvv

   i / fiya f J J 7

   И

   v. vy

   Ж