Гибкий трубопровод

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)з F 16 L 11/16

ГОСУДАРСТВЕНЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 (21) 4831749/29 (22) 20.11.90 (46) 30.07;93. Бюл. N. 28 (31) 8915272 (32) 21.11.89 (ЗЗ) FR (71) Кофлексип (FH) (72) Патрис Жанги Ги Ле Бай(РВ) (56) Заявка Франции hb 2548756, кл. F 16 L 11/16, 1985. (54) ГИБКИЙ ТРУБОПРОВОД (57) Сущность изобретения: трубчатый слой образован профилированной полосой удлинейного S-образного сечения, спирально намотанной с раструбным соединением поИзобретение относится к гибким трубопроводам и может использоваться в качестве одного из элементов усиления гибких трубопроводов, герметичность которых обеспечивается одной внутренней трубой или одной оболочкой из пластмассы или зластомера.

8 настоящем изобретении предлагается выполнение гибкого трубопровода, который обладает, в частности, повышеннйм сопротивлением раздавливанию, с возможностью его выполнения с пониженными производственными издержками. Кроме сокращения производственных издержек, полученных благодаря более простому и более быстрому изготовлению, целью настоящего изобретения является .также уменьшение веса трубчатого слоя для заданного сопротивления равдавливанию, что позволяет, с одной стороны, уменьшить вес и стоимость сырьевых материалов, использованных для изготовления; и, с другой сто Ж, 1831631 АЗ следовательных витков. Профилированная полоса имеет сечение, образованное из первой и второй основных цилиндрических параллельных опорных поверхностей и из первой и второй вторичных цилиндрических параллельных опорных поверхностей, отделенных в радиальном направлении от центральной части, наклоненной по отношению к продольной оси трубопровода. Вторая вторичная опорная поверхность имеет дополнительный концевой участок, образующий удлинение промежуточного волнообразного участка, и прижата к первой основной поверхности смежного витка, 12 з.п.ф-лы, 7 ил. роны, выполнять гибкие трубопроводы, ко. торые могут использоваться на более значительных водных глубинах.

В гибком трубопроводе, согласно изобретению, первая вторичная опорная поверхность спирально намотанной профилированной полосы разделена про.межутками, в радиальном направлении, от первой основной цилиндрической опорной © поверхности такой величины, что в намотан- Ы ном состоянии профилированной полосы она прйжимается примерно по всей своей О длине ко второй основной опорной поверх- (,Д ности одного смежного витка, причем ука- д занный трубопровод существенно отличается тем, что вторая вторичная опорная поверхность содержит один участок, предпочтительно цилиндрический, соединения со второй выпуклой радиальной часть у один цилиндрический илищаколько„, конический концевой участок и, между ука -зенньми участками, один промежуточный

1831631 участок волнообразной формы, вогнутость которого обращена напротив второй основной опорной поверхности, при этом вторая вторичная опорная поверхность устанавливается таким образом, что в намотанном состоянии полосы указанной соединительный участок второй вторичной опорной поверхности опирается на первую основную опорную поверхность другого смежного витка, указанный концевой участой второй вторичной опорной поверхности прижимается к указанной первой основной опорной поверхности другого смежного витка, и предпочтительно, вершина промежуточного участка прижимается к первой вторичной 15 опорной поверхности указанного другого смежного витка.

Концевой участок второй вторичной опорной поверхности является, предпочтительно, цилиндрическим и прижимается 20 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 25 трубопровода угол меньше примерно 10О, предпочтительно порядка 5О.

Таким образом, в намотанном состоянии полосы между каждой из основных . опорных поверхностей одного витка и од- 30 ной основной опорной поверхностью смежного витка имеется опорная структура, сопротивляющаяся раздавливанию вследствие двойной опоры концевого участка и соединительного участка второй вторичной 35 опорной поверхности на первую основную опорную поверхность смежного витка, и сопротивления изгибу, которое придает промежуточный волнообразный участок. Опора промежуточного волнообразного участка на 40 первую вторичную опорную поверхность смежного витка, находящегося в контакте ср второй основной опорной поверхностью соответствующего витка, позволяет еще более повысить жесткость профилированной 45 полосы, обеспечивая сводообразный опорный эффект, при этом средняя часть промежуточного волнообразного участка может иметь закругленное сечение или центральную цилиндрическую опорную поверхность. 50

Согласно изобретению, длины концевого участка и соединительного участка второй вторичной опорной поверхности могут быть любыми и даже очень . йебольшими.

Важно только, чтобы имелся контакт без 55 зазора пообе стороны промежуточного волнеебраэного участка между второй вторичиоФ Фуврной поверхностью одного витка и леул@: основной опорной поверхностью сме айМ е витка и чтобы наклонная часть на конце промежуточного волнообразного участка постепенно соединялась, примерно в тангенциальном направлении, с концевым участком.

Предпочтительно. размеры и рофилированной полосы, образующей трубчатый слой гибкого трубопровода, согласно изобретению, по отношению к толщине е полосы или к внутреннему диаметру О образованного трубчатого слоя являются следующими:

1) длина b концевого участка второй вторичной опорной поверхности

Ь 0,5е и предпочтительно

0.5е «Ь ««2е;

2) длина е промежуточного волнообразного участка второй вторичной опорной поверхности

3а « а ««8е;

3) высота d промежуточного волнообразного участка второй вторичной опорной поверхности

0,5е «d «3,5е;

4) длина с соединительного участка второй вторичной опорной поверхности е «с «4е;

5) толщина h трубчатого слоя, образованного наматыванием профилированной полосы, то есть радиальное расстояние между внутренней стороной основной опор-. ной поверхности одного витка, составляющей внутреннюю поверхность трубчатого слоя, и наружной стороной основной опорной поверхности смежного витка, составляющей .наружную поверхность трубчатого слоя

h 4,5е;

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

50e«l «100е;

7) средний шаг Р спирали, образованной наматыванием, то есть расстояние, измеренное в осевом направлении, между первыми выпуклыми радиальными опорными поверхностями двух йоследовательных витков, причем осевой зазор между последовательными витками предполагается равным его среднему значению.

0,05D (Р «0,5О.

Промежуточный волнообразный участок имеет срединную часть закругленного сечения или содержащую одну центральную цилиндрическую опорную поверхность, заключенную между двумя изогнутыми сегментами. Эта .срединная часть, вершина которой или, соответственно, центральная опорная поверхность, предпочтительно, 1831631 опирается на первую вторичную часть смежного витка и заключена между двумя переходными боковыми частями. Эти две переходные части изогнутой формы, направление изгиба которых противоположно направлению изгиба изогнутых сегментов, соединяются, в тангенциальком направлении. соответственно, с концевым участков и с соединительным участком. Срединная часть соединяется, в тангенциальном направлении, с каждой из двух боковых переходных частей либо, предпочтительно, вместе с точкой перегиба, либо с прямолинейным соединительным сегментом длиной, предпочтительно, менее .2е. Угол, образованный касательной в точке перегиба или прямолинейным сегментом относительно оси трубчатого слоя, предпочтительно. составляет 45 — 80 .

Профилированная полоса обладает особо повышенным сопротивлением раздавливанию, когда радиус кривизны каждой иэ иэогнутых зон имеет наибольшее значение, совместимое с размерами, характеризующими сечение заданной профилированной полосы. Были получены интересные результаты при значениях радиуса кривизны в наиболее изогнутых зонах порядка 1,5е, причем радиус кривизны отсчитывается на нейтральном звене, но, предпочтительно, чтобы в любой точке сечения радиус кривизны был не меньше этого значения.

Профилированная полоса согласно изобретению может быть выполнена по обычной технологии холодного формов ния с помощью формовочных молетт и может, в частности, непрерывно формоваться по непрерывному способу формования гибких трубопроводов, описанному в патенте

Франции М А-255920 ка имя заявителя.

Фиг.1 поясняет способ выполнения гибкого трубопровода по типу "ROUYH ВОВЕ", согласно изобретению; на фиг.2 — то же для гибкого трубопровода по типу SMOOTH

BORE, согласно изобретению; на фиг.3— разрез детали трубчатого слоя, образованного профилированной полосой трубопровода по фиг.1; на фиг.4-7 — варианты выполнения, аналогичные фиг.3.

Гибкий трубопровод типа "ROUYH

BORE" (фиг.1) включает трубчатый слой 1, образованный профилированной полосой, спирально намотанной с небольшим шагом и с раструбным соединением последовательных витков. Этот слой 1 является внутренним каркасом. предназначенным для обеспечения сопротивления трубопровода эффектам раздавливания.

Трубопровод содержит, помимо слоя 1, кожух 2 сопротивления разрыву и внутрен30

40 кые поверхности 5 и 6 продолжены

45 выпуклыми радиальными частями, соответ50

5

25 нему давлению. образованный, предпочтительно, из одной или нескольких пар перекрещекных слоев металлических проводов или композитных материалов, стойких к разрыву, Наконец, трубопровод содержит одну герметичную внутреннюю оболочку 3, размещенную между слоями 1 и 2 и наруж.ной оболочкой 4.

В .конструкции типа "SMOOTH 80RE", показанной на фиг.2, предусматривается герметичная внутренняя труба 3, которая

1 опирается на трубчатый слой 1, образован1 ный наматыванием одной профилированной полосы и который обеспечивает, с одной стороны, сопротивления раэдавливанию и, с другой стороны, сопровтивление окружностей составляющей, индуктированной внутренним давлением, Слой 1 образован спиральной намоткой одной профилированной полосы, как это показано на фиг.3, причем эта полоса выполняется из любого металлического материала, пригодного для предусматриваемого использования и способного принимать заданную конфигурацию путем пластической деформации, например, иэ нержавеющей аустекитной, аустекито-ферритной или ферритной стали, иэ углеродистой стали; в частности, высокой степени, иэ гальвакиэированной стали или иэ сплавов с хорошими антикорроэийными характеристиками таких, как ИНКОНЕЛЬ или алюминиевые сплавы, На фиг.3 показано сечение одного витка профилированной полосы в намотанном состоянии, а также фрагментарное сечение двух смежных витков. В сечении лрофилированная полоса толщиной "е" имеет одну первую основную цилиндрическую опорную поверхность 5, объединенную с одной второй основной цилиндрической опорной поверхностью 6 посредством одной наклонной центральной части 7. Основные опорственно, 8 и 9. Радиальная часть 8 продолжена первой вторичной опорной поверхностью 10, концентричной опорной поверхности 5. Вторая радиальная часть 9 продолжена второй вторичной опоркой поверхностью, образованной цилиндрическим соединительным участком 11 и цилиндрическим концевым участком 12, между которыми размещается промежуточный волнообразный участок 13, вогнутость которого обращена напротив второй основной опоркой поверхности 6, . Высота и трубчатого слоя, конфигурация и размеры по длине а и по высоте d промежуточного волнообразного участка 13

1831631 поверхности является несколько кониче- 50 ским, причем на фиг.7 показан вариант выполнения, по которому длина этого концевого участка является очень малой, близкой к нулевому значению.

Так как первая и вторая основные опорные поверхности одного и того же витка разделены промежутками в радиальном на, правлении, трубчатый слой может быть образованйз профилированной полосы, определяются таким образом, что в намотанном состоянии полосы цилиндрические участки 11 и 12 прижимаются примерно по всей их длине с и, соответственно, b, к первой основной опорной поверхности 5 одно. го смежного витка, вершина закругленной срединной части промежуточного участка

13 прижимается к первой вторичной опорной поверхности 10 указанного смежного витка.

Кроме того, как это показано на фиг.3, первая вторичная цилиндрическая опорная поверхность 10 отделяется промежутком в радиальном направлении от первой основной цилиндрической опорной поверхности

5 с тем, чтобы прижиматься без зазора по всей своей длине, по которой основной цилиндрической опорной поверхности 6 другого смежного витка.

8 споеобе выполнения по фиг.4 срединная часть промежуточного участка 13а содфжит цилиндрическую поверхность 14, опирающуюся по асей своей длине f на первую вторичную опорную поверхность 10

t смежного витка. Цилиндрическая опорная поверхность 14 продолжена двумя сегментами изогнутого сечения 15, соединяющимися в тангенциальном направлении непосредственно или посредством прямолинейных сегментов (не показаны) с боковымя переходными частями с участками 11 и 12.

Согласно фиг.4, длины Ь и с концевого цилиндрического участка 12 и соединительного участка 11 сведены к минимуму; практически до нуля, а обе боковые переходные части промежуточного участка 13а равномерно изгибаются и соединяются, в тангенциальном направлении, на стороне напротив первой основной опорной поверхности 5 смежного витка.

В способе выполнения по.фиг.5 предусматривается прямолинейный соединительный сегмент длиной g между изогнутой срединной частью 14 промежуточного участка и каждой из двух боковых переходных частей.

В способе выполнения по фиг.6 концевой участок 12 второй вторичной опорной

45 согласно изобретению, двумя разными способами: (1) первая основная опорная поверхность может находиться внутри ближе всего к оси гибкой трубы по отношению ко второй основной опорной поверхности; промежутоЧный волнообразный участок 13, образованный второй вторичной опорной поверхностью, находится в этом случае внутри трубы по отношению к первой вторичной опорной поверхности 10 противоположного смежного витка. (Н) первая основная опорная поверхность находится снаружи, при этом промежуточный волнообразный участок также находится снаружи.

Кроме того, трубчатый слой может выполняться путем наматывания только одной . профилированной полосы, последовательные витки которой взаимно раструбно соединяются. Как вариант, можно его выполнять, наматывая рядом две смежные профилироаанные полосы, при этом каждый виток одной полосы соединяется с двух сторон с двумя витками другой полосы; в некоторых случаях этот вариант может быть интересен, например, в случае, когда ширина фальцованной полосы является относительно небольшой по отношению к диаметру формованной гибкой трубы.

Формула изобретения

1; Гибкий трубопровод, содержащий по меньшей мере один трубчатый слой, образованный по меньшей мере одной профилированной полосой удлиненного S-образного сечения, спирально намотанной с раструбным соединением последовательных витков, причем указанная профилированная полоса имеет сечение, образованное иэ первой и второй основных цилиндрических параллельных опорных поверхностей, и из первой и второй вторичных цилиндрических параллельных опорных поверхностей, отделенных а радиальном направлении от центральной части, наклоненной по отношению к продольной оси трубопровода и объедийяющей первую и вторую основные опорные поверхности, и от двух радиальных выпуклых участков, соединяющих первую и вторую основные поверхности с первой и второй вторичными поверхностями соответственно, причем первая вторичная опорная поверхность отделена а радиальном направлении от первой основной опорной поверхности. а первая вторичная опорная поверхность витка профилированной полосы прижимается в намотанном состоянии по всей длине к второй основной опорной, поверхности витка, вторая вторичная опорная поверхность имеет волнообразный уча1831631

10 сток, который является промежуточным и направлен своей выпуклостью к второй основной опорной поверхности, причем указанная вторичная опорная поверхность выполнена тэк, чтобы обеспечить в намотанном состоянии полосы опирание участка соединения второй вторичной опорной поверхности, находящейся между второй радиальной выпуклой частью и волнообразным участком, на первую основную опорную поверхность смежного витка, отличающийся тем, что вторая вторичная опорная поверхность имеет дополнительный концевой участок, образующий удлинение промежуточного волнообразного участка и прижимающийся к первой основной поверхности смежного витка.

2, Трубопровод по п.1, о т л и ч э ю щ и йс я тем, что концевой участок является цилиндрическим и прижат примерно по всей своей длине к указанной первой основной опорной поверхности смежного витка.

3, Tpy0onpoe.о по п. 1, o T a e w a ю щ и йс я тем, что концевой участок является коническим.и опирается своим концом на указанную первую основную опорную поверхность смежного витка..

4..Трубопровод no nn.1-3, о т л и ч а юшийся тем, что вершина промежуточного участка прижата к первой вторичной опорной поверхности указанного смежного витка.

5. Трубопровод по пп.1-4, о т л и ч а юшийся тем, что срединная часть указанного промежуточного волнообразного участка имеет сечение закругленной формы и соединена в тэнгенциальном направлении с двумя изогнутыми боковыми переходными частями, имеющими обратное направлеwe кривизны пр отношению к направлению кривизны укаэанной срединной части.

6. Трубопровод по пп.1 — 4, о т л и ч а юшийся тем, что срединная часть укаэанного промежуточного волнообразного участка содержит центральную цилиндрическую часть в контакте, предпочтительно примерно по всей своей длине, с первой вторичной опорной поверхностью указан-. ного смежного витка, и заключена между двумя изогнутыми участками, при этом указанная срединная часть соединена в тангенциальном направлении с двумя изогнутыми боковыми переходными частями и имеет обратное направление кривизны по отношению к направлению кривизны указанных изогнутых участков.

7. Трубопровод по одному иэ пп.1 — 6, о тл и ч а ю шийся тем, что длина b концевого

5 участка второй вторичной опорной поверхности удовлетворяет следующему отношению:

0,5е Ь 2е, где е — толщина профилированной полосы.

10 8. Трубопровод по одному иэ предыдущих пп., отличающийся тем, что длина э промежуточного волнообразного участка второй вторичной опорной поверхности удовлетворяет следующему отношению:

15 Зе K a Зе, где е — толщина профилированной полосы. .9. Трубопровод по одному из пп.1-8, о тл и ч а ю шийся тем, что высота d промежуточного волнообразного участка второй

20 вторичной опорной поверхности удовлетворяет следующему отношению: . 0,5е о 3,5е, где е — толщина профилированной полосы.

10. Трубопровод по одному из пп.1-9, 25 отличающийся тем, что толщина h трубчатого слоя удовлетворяет отношению

h 4,5е, где е — толщина полосы.

11. Трубопровод по одному из пп.1-10, 30 отличающийся тем, что длина с второго соединительного участка второй вторичной опорной поверхности удовлетворяет следующему отношению:

Ь с4е, 35 где е — толщина профилированной полосы.

12..Трубопровод по одному иэ пп.1 — 11, отличающийся тем, что ширина! профилированной полосы, т.е. расстояние, измеренное в осевом направлении между

40 вершинами выпуклых радиальных опорных поверхностей полосы, удовлетворяет следующему отношению:

50е ) .ь 100е. где е — толщина полосы, 45 13. Трубопровод по одному иэ пп.1-12, отлич а ю щи и с я тем, что средний шаг

Р спирали, образованной намоткой, т.е. расстояние, измеренное в осевом направлении между первыми выпуклыми радиальными

50 опорными поверхностями двух последовательных витков, удовлетворяет следующему отношению:

0,050 P 0,50, где Π— внутренний диаметр образованного

55 трубчатого слоя.

1831631

1831631 11 13 12

11 13

Фиг. Р

Составитель И.Петоян

Техред М. Моргентал. /

Корректор M.Àíäðóøåíêo

Редактор

Заказ 2548 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035 Москва Ж-35 Р вская наб, 4 5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101