聚合物材料制成的多層管道、用于制造多層管道的裝置和用于制造多層管道的方法
【專(zhuān)利摘要】一種多層管道(1)，該多層管道至少包括：-內(nèi)流體密封層(11)，由第一熱塑性聚合物材料構(gòu)成；-內(nèi)纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物層(14)，包括纏繞纖維增強(qiáng)物并且包圍內(nèi)流體密封層；-第一中間層(13)，由第二熱塑性聚合物材料構(gòu)成；-外纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物層(12)，包括纏繞纖維增強(qiáng)物，其中，內(nèi)纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物層(14)和外纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物層(12)中的至少一個(gè)包括至少一個(gè)包含纖維的分層(14a-b，14c-d；12a-b，12c-d)以及無(wú)增強(qiáng)分層(14c，14f；12c，12f)。還描述了一種用于制造多層管道(1)的機(jī)器組件(30)以及一種制造多層管道(1)的方法。
【專(zhuān)利說(shuō)明】聚合物材料制成的多層管道、用于制造多層管道的裝置和用于制造多層管道的方法
[0001]本發(fā)明涉及一種用于在海上或岸上輸送石油產(chǎn)品(特別是用于石油和天然氣)以及用于輸送CO2氣體的多層管道。本發(fā)明還涉及一種用于制造多層管道的裝置和方法。更特別地，本發(fā)明涉及一種通過(guò)擠出層和纖維包裹層的組合制成的連續(xù)多層管道。
[0002]對(duì)于海上和岸上的石油、天然氣和CO2氣體的輸送，目前使用塑料復(fù)合管和包括金屬(通常是鋼或鋼合金)的管。
[0003]在立管和油田內(nèi)的(intra-field)輸送中，已知在一些情況中使用非金屬管道。這些管道是由一種或多種聚合物構(gòu)成的復(fù)合管道，并且其是具有上限為150毫米的直徑的柔性管道。在下游管道輸送中，即從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)到海岸，而且在輸送管道中從岸上的煉油廠或一些其他類(lèi)型的岸上設(shè)備的進(jìn)一步輸送中，石油和天然氣的量非常大，并且排他地使用鋼管解決方案。由于管尺寸大的原因，不用其他材料來(lái)制造這種輸送管。CO2氣體的輸送也需要大的管尺寸。
[0004]塑料復(fù)合材料是這樣的復(fù)合材料，其中，塑料與其他不溶于塑料的物質(zhì)或材料組合。塑料復(fù)合材料通常由同質(zhì)(homogenous)塑料的基礎(chǔ)群(base mass)組成,通常叫做基質(zhì)(matrix)，并且，在此之中嵌入其他材料或其他類(lèi)型的塑料的顆粒、薄片、纖維、纖維制品、細(xì)絲等。在這種復(fù)合材料中，單個(gè)成分的優(yōu)點(diǎn)被組合，并通常被增強(qiáng)。典型的塑料復(fù)合材料是不同類(lèi)型的增強(qiáng)塑料。
[0005]可將由塑料復(fù)合材料形成的管道制造為柔性管道，其中，纖維未由周?chē)幕|(zhì)浸潰，但是，在由塑料基質(zhì)構(gòu)成的層或分層之間是干的。在其中纖維通過(guò)塑料材料使變濕的管可制造更硬的管。
[0006]柔性塑料復(fù)合材料管道可制造成長(zhǎng)的長(zhǎng)度。實(shí)際上，輸送管的可能性將限制柔性管的總長(zhǎng)，例如，像是總體卷繞部直徑。這還意味著，大直徑管將比小直徑管短。在現(xiàn)有技術(shù)中，具有達(dá)150毫米的直徑的此類(lèi)型的柔性管是已知的。
[0007]剛性塑料復(fù)合材料管具有受限的長(zhǎng)度。該長(zhǎng)度由生產(chǎn)工具來(lái)確定，并且管典型地是12-20米長(zhǎng)。這種管由各種形式的凸緣制造。管以已知的方式在凸緣處聯(lián)接在一起。凸緣墊片防止在聯(lián)接部處泄漏。僅在岸上使用這種管。將管道置于海上會(huì)在與凸緣聯(lián)接的管道上產(chǎn)生這種較大的應(yīng)變，并且密封件將會(huì)對(duì)聯(lián)接部/管道帶來(lái)很大的損害危險(xiǎn)，這可能導(dǎo)致泄漏。
[0008]在本領(lǐng)域中已知的是，塑料復(fù)合材料管道在降壓過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。此問(wèn)題在高操作壓力下(典型地在輸送烴氣或CO2氣體時(shí))最大。該壓力可在250巴的范圍內(nèi)，通過(guò)該壓力，烴氣/CO2可能會(huì)穿透管道的內(nèi)部材料(叫做襯墊)，并且烴氣/CO2會(huì)在襯墊的外部上累積氣壓。通過(guò)使襯墊內(nèi)的氣體介質(zhì)降壓，襯墊外部上的壓力將比襯墊內(nèi)部的壓力大。這可能導(dǎo)致管道中的襯墊瓦解(collapse)。襯墊的這種瓦解將導(dǎo)致管道變得不可使用。
[0009]腐蝕是鋼制管道中的一個(gè)問(wèn)題，并且，可將局部大量的化學(xué)品添加到石油產(chǎn)品，以防止管道中的內(nèi)部腐蝕。石油產(chǎn)品還可包含微粒材料，其用作管的內(nèi)部護(hù)套表面上的研磨齊U。當(dāng)形成這種鋼制的管道時(shí)，相對(duì)于所需的耐腐蝕性來(lái)選擇金屬合金，并且，在預(yù)期的內(nèi)部磨損的基礎(chǔ)上，構(gòu)造管的壁厚的尺寸。
[0010]可將外部隔離grinding robot涂層應(yīng)用于這種金屬管。首先,對(duì)管的外表面應(yīng)用環(huán)氧樹(shù)脂的薄層，以當(dāng)有水通過(guò)外部隔離層進(jìn)入時(shí)而避免腐蝕。通過(guò)擠出技術(shù)將隔離層應(yīng)用于管。
[0011]在替代實(shí)施方式中，管在內(nèi)部可內(nèi)襯有隔離層并且在最靠近中央處內(nèi)襯有耐磨層。已知最內(nèi)側(cè)的層可由金屬管組成。通過(guò)單獨(dú)制造成固定長(zhǎng)度(例如20m)的管來(lái)執(zhí)行這種管的制造。將隔離層插入管中。在由外管和內(nèi)管組成的管中，隔離層被擠入兩個(gè)同心管之間的環(huán)形空間中。
[0012]通過(guò)焊接將完成的管段聯(lián)接在一起。必須執(zhí)行特殊的加工操作以使隔離材料在聯(lián)接區(qū)域中重疊。在焊接在一起之前，在研磨自動(dòng)裝置中，將具有外隔離層的管的位于管端處的涂層剝掉。在焊接在一起之后，檢查每個(gè)焊接部。然后，在手動(dòng)操作中，對(duì)焊接區(qū)域應(yīng)用外部隔離?？稍诎渡蠄?zhí)行這種將各個(gè)管裝配在更長(zhǎng)的管串列(string)中的操作。然后，可形成例如800m的管串列。在等待管道鋪設(shè)船到達(dá)并裝載管串列時(shí)，將其并排地儲(chǔ)存。管道鋪設(shè)船將把管串列卷在大滾筒上，該大滾筒的半徑大于管串列的彎曲半徑。當(dāng)已經(jīng)卷繞一個(gè)管串列時(shí)，則將其以與管聯(lián)接在一起的相同的方式聯(lián)接至下一個(gè)管串列，并且繼續(xù)卷繞，直到已經(jīng)卷繞所需長(zhǎng)度或直到滾筒滿了為止。
[0013]因此，已知的方法存在許多缺點(diǎn)。必須形成相當(dāng)多的焊接部，需要保證質(zhì)量，并且需要大的儲(chǔ)存空間來(lái)暫時(shí)儲(chǔ)存管串列。裝載時(shí)的管道鋪設(shè)船的鋪設(shè)時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)，并且，這種專(zhuān)用船舶具有高日工資率。另一缺點(diǎn)是，卷繞和展開(kāi)管串列會(huì)使管串列受到非常大的機(jī)械應(yīng)變。在一些情況中，管串列受到損壞，該損壞會(huì)導(dǎo)致卷繞過(guò)程或展開(kāi)過(guò)程停止，以便修復(fù)該損壞。在一些情況中，直到實(shí)現(xiàn)管道在海底的鋪設(shè)之后且完成執(zhí)行為壓力測(cè)試的檢查時(shí)，才會(huì)發(fā)現(xiàn)該損壞。
[0014]制造具有達(dá)406mm/16英寸的直徑的可卷繞的鋼管。更大直徑的管過(guò)硬，并且對(duì)于其卷繞來(lái)說(shuō)具有過(guò)大的體積而因此是不合適或不可能的。因此，通過(guò)以下步驟完成具有大于16英寸的直徑的管在海上的鋪設(shè):準(zhǔn)備用于焊接的管段；將管段焊接在一起；通過(guò)X射線照相術(shù)/射線檢查法來(lái)檢查焊接部的質(zhì)量；在將管降至海中之前，對(duì)焊接部進(jìn)行腐蝕保護(hù)并隔離。為此目的，這發(fā)生在裝備成類(lèi)似工廠的專(zhuān)用船只上。在許多情況中，這種船只的長(zhǎng)度大于150米，并且這種船只具有150-250名雇員的船員，以便晝夜不停地裝配管道。
[0015]在下文中，通過(guò)擠出的意思是，將聚合物群以連續(xù)的過(guò)程擠壓到模具中，或?qū)⑵鋸哪＞咧型瞥?。擠出的物體具有與模具的間隙的形狀相同的截面形狀。在下文中，通過(guò)共同擠出的意思是，將兩個(gè)或更多個(gè)分層在彼此的頂部上同時(shí)在一個(gè)模具頭部中擠出。該模具頭部設(shè)置有兩個(gè)或更多個(gè)模具間隙。該模具間隙可為圓形的且同心的。
[0016]當(dāng)制造時(shí)，用于輸送石油、烴氣或CO2的管在直徑和長(zhǎng)度上都有限制，而不管該管是用在海上還是用在岸上。
[0017]在下文中，通過(guò)牽拉來(lái)進(jìn)行擠出(也叫做拉擠成型)的意思是，將增強(qiáng)纖維通過(guò)包含樹(shù)脂的浸液(bath)被牽引，然后，將具有應(yīng)用于其的樹(shù)脂的纖維通過(guò)成形工具中被牽引并加熱，以使得樹(shù)脂聚合。
[0018]在本領(lǐng)域中，已知通過(guò)擠出來(lái)制造管狀本體。聚合物材料通過(guò)模具被擠出。例如，模具可為環(huán)形的，或者可存在心軸(也叫做擠出機(jī)芯部)，該心軸居中地定位在圓形模具開(kāi)口中。此外，已知由聚合物材料形成的擠出管可為流體密封的，但是并不耐高的內(nèi)部或外部壓力，特別是在徑向方向上。此外，在本領(lǐng)域內(nèi)已知由聚合物材料形成的管可由纖維層包圍。該纖維層可由包括長(zhǎng)纖維的復(fù)合材料形成，該長(zhǎng)纖維由樹(shù)脂包圍。在本領(lǐng)域內(nèi)還已知可僅用一種復(fù)合材料來(lái)制造管，該復(fù)合材料在成形之后已變硬。已知由變硬的復(fù)合材料形成的管可耐壓力，但是，由于所使用的樹(shù)脂中的微裂紋的原因而可能出現(xiàn)泄漏?？赏ㄟ^(guò)使壁厚的尺寸過(guò)大來(lái)減小風(fēng)險(xiǎn)，但在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，高壓和/或壓力變化將增加出現(xiàn)微裂紋的風(fēng)險(xiǎn)，從而增加泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，這種泄漏使得必須更換管道。由擠出的聚合物層和纖維層構(gòu)成的多層管道是流體密封的并且是可耐徑向方向的壓力的。
[0019]專(zhuān)利公開(kāi)WO 9100466公開(kāi)了一種多層管道。該管道由熱塑性聚合物材料的內(nèi)層形成，該內(nèi)層優(yōu)選地是擠出的。外層由熱塑性或熱固性聚合物材料形成，該外層優(yōu)選地是拉擠的。內(nèi)層的外表面與外層的內(nèi)表面接觸。
[0020]專(zhuān)利公開(kāi)GB 1211860公開(kāi)了通過(guò)共同擠出制造多層管道。該分層管道由內(nèi)層、夕卜層和中間泡沫層組成。內(nèi)層、外層和泡沫層可由相同的熱塑性材料構(gòu)成，或者這些層可由兩種或更多種不同的熱塑性材料構(gòu)成。泡沫層通過(guò)增加合適的釋放氣體的發(fā)泡劑制成。泡沫層組成內(nèi)層與外層之間的隔離層?？衫缫圆ＡЮw維或石棉纖維的形式添加增強(qiáng)填充物成分，特別是對(duì)外層添加。專(zhuān)利公開(kāi)EP 1419871也公開(kāi)了通過(guò)共同擠出制造多層管道。泡沫中間層組成內(nèi)層和外層之間的隔離層。
[0021]專(zhuān)利公開(kāi)JP 9011355公開(kāi)了多層管道的制造，其中，內(nèi)層由擠出的熱塑性材料形成。內(nèi)層由在管道的縱向方向上的第一纖維層和第二纖維層包圍，第二纖維層在基本上周向方向上纏繞在第一纖維層上。通過(guò)首先制成擠出的、較大的桿形芯部(其由熱塑性材料形成)來(lái)制成內(nèi)層，以便然后通過(guò)所謂的十字頭模具將內(nèi)層應(yīng)用在桿形芯部周?chē)?。通過(guò)加熱來(lái)熔化內(nèi)層、第一纖維層和第二纖維層。加熱還使內(nèi)層與芯部分離，并將芯部從所形成的管道拉出。
[0022]專(zhuān)利公開(kāi)GB 1345822公開(kāi)了一種多層管道，其中，內(nèi)層由擠出的熱塑性材料形成。內(nèi)層由第一纖維層、第二纖維層和第三纖維層包圍，第一纖維層在基本上周向的方向上纏繞在內(nèi)層上，第二纖維層在管道的縱向方向上沿著第一纖維層延伸，第三纖維層在基本上周向方向上纏繞在第二纖維層上，且優(yōu)選地垂直于第一纖維層。
[0023]專(zhuān)利公開(kāi)US 4515737公開(kāi)了多層管道的制造，其中，內(nèi)層由擠出的熱塑性材料形成。內(nèi)層由中間層和第二纖維層包圍，中間層在管道的縱向方向上由第一纖維層組成，第二纖維層在基本上周向的方向上纏繞在第一纖維層上。由擠出的熱塑性材料構(gòu)成的外層通過(guò)十字頭模具應(yīng)用于中間層。
[0024]專(zhuān)利公開(kāi)WO 2011128545公開(kāi)了一種用于在寒冷環(huán)境中輸送碳?xì)浠衔锏妮斔凸艿?。該輸送管道包?具有電絕緣外表面的內(nèi)管；在外部位于內(nèi)管上的加熱層，該加熱層包括嵌在聚合物材料中的碳纖維；在外部位于加熱層上的隔離層；以及能夠抵抗大于100巴的外部壓力的外管。輸送管道在內(nèi)管與外管之間還包括墊片。外管可由嵌在聚合物材料中的碳纖維構(gòu)成。內(nèi)管可由聚合物材料形成，例如，聚酰胺(PA)或聚偏二氟乙烯(PVDF)。內(nèi)管還可由鋼管形成，管道的外側(cè)涂有作為電絕緣層的PA或PVDF。電壓被施加在加熱層中的碳纖維上，并且碳纖維將導(dǎo)電。從而，加熱層對(duì)輸送管道提供熱量。隔離層可由發(fā)泡聚氨酯(PU)形成。在一個(gè)替代方式中，外管可能由鋼形成。該專(zhuān)利公開(kāi)公開(kāi)了具有大約15cm的直徑的管道的制造。
[0025]專(zhuān)利公開(kāi)WO 03098093公開(kāi)了一種套管(pipe in pipe)，在管道之間的環(huán)形空間中具有合適的隔離介質(zhì)，使得該套管適于卷繞在管道鋪設(shè)船的滾筒上。內(nèi)管和外管都是剛性管。該隔離介質(zhì)包括兩種類(lèi)型的材料，其中一種由具有良好的隔離特性的材料形成，但是其具有相對(duì)較差的機(jī)械強(qiáng)度，而另一種材料由具有較差的隔離特性的材料形成，但是其具有更大的機(jī)械強(qiáng)度。專(zhuān)利公開(kāi)US 2010/0260551公開(kāi)了一種可卷繞的替代的套管。
[0026]專(zhuān)利公開(kāi)US 5755266公開(kāi)了一種在海上石油作業(yè)中使用的層壓管，用于將化學(xué)品注入礦井中，并用于輸送用來(lái)控制閥的液壓流體。內(nèi)管由擠出的熱塑性管道組成。在去油、摩擦和沖洗之后，用浸潰有熱固性塑料的纖維和纖維層對(duì)管道逐層地涂覆。最后，使管道在爐中固化，并且在冷卻之后，將管道卷繞。
[0027]專(zhuān)利文獻(xiàn)US 2004/0194838、US 2010062202 和 US 6516833 公開(kāi)了在管道的壁中具有鋼絲增強(qiáng)(wire reinforcement)的柔性管道。在最靠近中央處，管道可額外地設(shè)置有增強(qiáng)骨架，在本領(lǐng)域中叫做構(gòu)架(carcass)。
[0028]本發(fā)明的目的是，解決或減少現(xiàn)有技術(shù)的至少一個(gè)缺點(diǎn)，或至少對(duì)現(xiàn)有技術(shù)提供一種有用的替代方式。
[0029]通過(guò)在以下說(shuō)明書(shū)和以下權(quán)利要求書(shū)中具體說(shuō)明的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)該目的。
[0030]本發(fā)明涉及環(huán)形多層管道的制造，該多層管道適于在海上和岸上輸送石油和天然氣。本發(fā)明還涉及一種環(huán)形或連續(xù)的多層管道，該多層管道具有比金屬管串列小的彎曲半徑。本發(fā)明還涉及一種用于制造這種適于輸送石油和天然氣的環(huán)形多層管道的設(shè)備。
[0031]在第一方面中，本發(fā)明涉及一種多層管道，至少包括:
[0032]-內(nèi)流體密封層，由第一熱塑性聚合物材料形成；
[0033]-內(nèi)纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物層，包括纏繞纖維增強(qiáng)物并包圍內(nèi)流體密封層；
[0034]-第一中間層，由第二熱塑性聚合物材料形成；
[0035]-外纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物層，包括纏繞纖維增強(qiáng)物，其中，內(nèi)纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物層和外纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物層中的至少一個(gè)包括至少一個(gè)包含纖維的分層以及無(wú)增強(qiáng)分層。
[0036]第一中間層可由膨脹型熱塑性聚合物材料形成。第一中間層可設(shè)置有軸向定向的至少一個(gè)通道。多層管道可進(jìn)一步包括由第三熱塑性聚合物材料形成的第二中間層。第二中間層可設(shè)置有軸向定向的至少一個(gè)通道。通道的截面可以是基本上圓形的。通道的截面可以是基本上橢圓形的。通道的截面可以是基本上梯形的。
[0037]第二中間層可設(shè)置有軸向定向的至少一個(gè)加熱元件。
[0038]纏繞纖維增強(qiáng)物可包括至少一條纖維帶。
[0039]多層管道可包括在多層管道的縱向方向上延伸的至少一條光纖線纜，并且該至少一條光纖線纜定位在層中的至少一個(gè)層中。
[0040]在第二方面中，本發(fā)明涉及一種用于制造環(huán)形多層管道的機(jī)器組件，該多層管道包括由第一熱塑性聚合物材料構(gòu)成的內(nèi)流體密封層，該機(jī)器組件包括:
[0041]-第一纏繞機(jī)站；第一纏繞機(jī)站至少包括:一個(gè)卷繞傳送部，布置為圍繞內(nèi)流體密封層纏繞纖維帶，以在內(nèi)纖維增強(qiáng)聚合物層中形成纖維增強(qiáng)分層；以及擠出機(jī)，布置為由熱塑性聚合物材料形成無(wú)增強(qiáng)分層，該無(wú)增強(qiáng)分層包圍該纖維增強(qiáng)分層；
[0042]-擠出機(jī)，布置為形成第一中間層，該第一中間層包括熱塑性聚合物材料，并且該第一中間層包圍內(nèi)纖維增強(qiáng)層；
[0043]-第二纏繞機(jī)站；第二纏繞機(jī)站至少包括:一個(gè)卷繞傳送部，布置為圍繞多層管道的其他層纏繞纖維帶，以在外纖維增強(qiáng)聚合物層中形成纖維增強(qiáng)分層；以及
[0044]-擠出機(jī)，布置為由熱塑性聚合物材料形成無(wú)增強(qiáng)分層，該無(wú)增強(qiáng)分層包圍該纖維增強(qiáng)分層。
[0045]形成第一中間層的擠出機(jī)可由設(shè)置有擠出機(jī)頭部的擠出機(jī)組成，其中，在擠出機(jī)頭部的校準(zhǔn)元件與容納于擠出機(jī)頭部中的多層管道之間形成的環(huán)形空間中，至少一個(gè)心軸定位成用于在第一中間層中形成軸向定向的通道。
[0046]機(jī)器組件可進(jìn)一步包括布置為形成第二中間層的擠出機(jī)，該第二中間層由第三熱塑性聚合物材料形成，第二中間層的位置順序可選地是:位于第二內(nèi)纖維層與第一中間層之間，或位于第一中間層與外纖維增強(qiáng)聚合物層之間。擠出機(jī)可設(shè)置有擠出機(jī)頭部，其中，在擠出機(jī)頭部的校準(zhǔn)元件與容納于擠出機(jī)頭部中的多層管道之間形成的環(huán)形空間中，至少一個(gè)心軸定位成用于在第二中間層中形成軸向定向的通道。
[0047]機(jī)器組件可進(jìn)一步包括布置為形成內(nèi)流體密封層的擠出機(jī)，該內(nèi)流體密封層由第一熱塑性聚合物材料形成。
[0048]機(jī)器組件可進(jìn)一步包括布置為容納光纖線纜的至少一個(gè)卷繞部。該至少一個(gè)卷繞部可布置為將光纖線纜供應(yīng)至擠出機(jī)中，該擠出機(jī)在外纖維增強(qiáng)層中形成無(wú)纖維分層。該至少一個(gè)卷繞部可布置為將光纖線纜供應(yīng)至形成內(nèi)流體密封層的擠出機(jī)中。
[0049]在第三方面中，本發(fā)明涉及一種形成環(huán)形多層管道的方法，該方法包括以下步驟:
[0050]a)提供由熱塑性聚合物構(gòu)成的內(nèi)流體密封層；
[0051]b)通過(guò)圍繞內(nèi)流體密封層纏繞纖維帶形成至少一個(gè)纖維分層并且通過(guò)擠出將無(wú)增強(qiáng)分層施加于纖維分層，從而形成圍繞內(nèi)流體密封層的內(nèi)纖維增強(qiáng)層；
[0052]c)通過(guò)擠出形成圍繞內(nèi)纖維增強(qiáng)層的第一中間聚合物層；以及
[0053]d)通過(guò)圍繞其他層纏繞纖維帶形成至少一個(gè)纖維分層并且通過(guò)擠出將無(wú)增強(qiáng)分層施加于纖維分層，從而形成外纖維增強(qiáng)層。
[0054]步驟c)中的方法可進(jìn)一步包括提供擠出機(jī)的在環(huán)形空間中具有至少一個(gè)心軸的擠出機(jī)頭部，該環(huán)形空間形成在擠出機(jī)頭部的校準(zhǔn)元件與容納于擠出機(jī)頭部中的多層管道之間，至少一個(gè)心軸在第一中間聚合物層中形成軸向定向的通道。
[0055]該方法可進(jìn)一步包括以下步驟:
[0056]Cl)通過(guò)擠出形成由第三聚合物材料形成的第二中間聚合物層，該第二中間聚合物層可選地定位在:步驟b)中形成的內(nèi)纖維層與步驟c)中形成的第一中間聚合物層之間，或步驟c)中形成的第一中間聚合物層與步驟d)中形成的外纖維增強(qiáng)層之間。步驟Cl)中的方法可進(jìn)一步包括提供擠出機(jī)的在環(huán)形空間中具有至少一個(gè)心軸的擠出機(jī)頭部，環(huán)形空間形成在擠出機(jī)頭部的校準(zhǔn)元件與容納于擠出機(jī)頭部中的多層管道之間，至少一個(gè)心軸在第二中間聚合物層中形成軸向定向的通道。
[0057]該方法的步驟a)可包括通過(guò)擠出形成由熱塑性聚合物形成的內(nèi)流體密封層。
[0058]該方法可包括使用如上所述的機(jī)器組件，并且該方法可進(jìn)一步包括將機(jī)器組件定位在船上的甲板上。
[0059]在下文中，描述優(yōu)選實(shí)施方式的實(shí)例，其在附圖中是可視的，在附圖中:
[0060]圖1A至圖1C分別示出，在圖A中，示出了第一實(shí)施方式中的多層管道的第一比例的示意性截面；在圖B中，示出了更小比例的示意性側(cè)視圖，并且在圖C中，示出了仍是更小比例的等距透視圖，其中，管道從內(nèi)向外包括第一擠出熱塑性聚合物材料的內(nèi)同質(zhì)(homogenous)耐磨層、內(nèi)復(fù)合纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物層、第二擠出熱塑性聚合物材料的第一中間同質(zhì)層以及外復(fù)合纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物層，并且其中，在圖B和圖C中，一些層已被移除以使下層可見(jiàn)；
[0061]圖2A至圖2C分別示出，在圖A中，示出了第二實(shí)施方式中的多層管道的第一比例的示意性截面；在圖B中，示出了更小比例的示意性側(cè)視圖，并且在圖C中，示出了仍是更小比例的等距透視圖，其中，除了圖1所示的以外，管道還設(shè)置有由擠出熱塑性聚合物材料構(gòu)成的第二中間同質(zhì)層，第二中間層位于內(nèi)纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物層與第一中間熱塑性層之間，并且，第二中間層設(shè)置有多個(gè)軸向通道；
[0062]圖3A至圖3B示出了第三實(shí)施方式中的多層管道的示意性截面，其中，管道設(shè)置有與圖2A所示的層相同的層，但是其中，第二中間層設(shè)置有軸向定向的電加熱器線纜(3A)或通道和加熱器線纜的組合(3B)；
[0063]圖4示出了第四實(shí)施方式中的多層管道的等距透視圖和放大截面，其中，管道設(shè)置有與圖2所示的層相同的層，并且其中，第二中間層設(shè)置有多個(gè)另一形狀的軸向通道，并且其中，外纖維增強(qiáng)聚合物層和內(nèi)纖維增強(qiáng)聚合物層的分層結(jié)構(gòu)是可見(jiàn)的；
[0064]圖5示出了第五實(shí)施方式中的多層管道的等距透視圖和放大截面，其中，管道設(shè)置有如圖1所示的層，并且，第一中間層設(shè)置有可運(yùn)送流體的多個(gè)軸向通道；
[0065]圖6示出了機(jī)器組件的第一實(shí)施方式的一部分的等距透視圖，該機(jī)器組件布置為生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的多層管道，該設(shè)備設(shè)置有多個(gè)擠出機(jī)和卷繞傳送部(reel carousel)；
[0066]圖7以不同比例示出了圖6所示的機(jī)器組件的部分區(qū)段；
[0067]圖8以更小比例示出了圖6和圖7中部分示出的整個(gè)機(jī)器組件的側(cè)視圖；
[0068]圖9A至圖9B以更小比例示出了兩個(gè)替代實(shí)施方式中的整個(gè)機(jī)器組件的側(cè)視圖；
[0069]圖10以更大比例示出了機(jī)器組件在第一擠出機(jī)和卷繞傳送部處的細(xì)節(jié)的部分區(qū)段；
[0070]圖11以不同比例示出了圖6和圖7所示的機(jī)器組件的中間部分的細(xì)節(jié)的部分區(qū)段；
[0071]圖12以更大比例示出了布置為在擠出層中形成軸向通道的擠出機(jī)的細(xì)節(jié)的部分區(qū)段；
[0072]圖13以不同的比例示出了多層管道的一個(gè)替代實(shí)施方式；
[0073]圖14以不同的比例示意性地示出了用來(lái)形成纖維增強(qiáng)聚合物層的纖維帶；
[0074]圖15A至圖15B示出了在其他實(shí)施方式中的圖8和圖9A所示的機(jī)器組件，其中光纖線纜嵌在多層管道的兩層中；
[0075]圖16示出了在另一實(shí)施方式中的圖1A所示的相同內(nèi)容，其中光纖線纜已嵌在多層管道的兩層中；
[0076]圖17A至圖17B示出了在其他實(shí)施方式中的圖1B和圖2B所示的相同內(nèi)容，三條光纖線纜已嵌在多層管道的兩層的每層中。
[0077]所示附圖是示意性的，并且示出了對(duì)于理解本發(fā)明很重要的特征。相對(duì)比例可與所示比例不同。
[0078]在圖中，參考數(shù)字I表示根據(jù)本發(fā)明的多層管道，也叫做復(fù)合管道I。在第一實(shí)施方式中，如圖1A至圖1C所示，多層管道I由以下層組成:流體密封的內(nèi)耐磨層11 (也叫做襯墊)；包圍內(nèi)耐磨層11的內(nèi)纖維增強(qiáng)聚合物層14 ;第一中間層13 ;以及外纖維增強(qiáng)聚合物層12。內(nèi)耐磨層11和第一中間層13可由擠出的熱塑性聚合物材料形成，該熱塑性聚合物材料在兩層中的可以是相同的材料，例如，熱塑性聚氨酯，或是不同的聚合物材料。第一中間層13可由發(fā)泡的或膨脹型的(expanded)熱塑性聚合物材料構(gòu)成，然后將組成隔離(insulat1n,絕緣)層13。隔離層13可包括所謂的重型隔離(heavy-duty insulat1n)。膨脹型的或發(fā)泡的聚丙烯、聚乙烯和熱塑性聚氨酯構(gòu)成重型隔離的實(shí)例。作為一個(gè)替代方式，隔離層13可由所謂的輕型隔離形成。膨脹型的或發(fā)泡的聚苯乙烯構(gòu)成輕型隔離的一個(gè)實(shí)例。
[0079]在第二實(shí)施方式中，如圖2A至圖2C所示，多層管道I由以下層組成:內(nèi)耐磨層11 ；外纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物層12 ;第一中間層13 ;包圍內(nèi)耐磨層11的內(nèi)纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物層14以及第二中間熱塑性聚合物層15。第二中間熱塑性聚合物層15設(shè)置有在第二中間聚合物層15中軸向地延伸的至少一個(gè)元件2。第二中間熱塑性聚合物層15包圍內(nèi)纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物層14，并且，第一中間層13定位在外纖維增強(qiáng)聚合物層12與第二中間聚合物層15之間。在此實(shí)施方式中，元件2包括封閉通道20。封閉通道20可容納流動(dòng)的發(fā)熱流體。
[0080]圖3A中示出了多層管道I的第三實(shí)施方式。在此實(shí)施方式中，多層管道I設(shè)置有與圖2所示的管道I相同的層，但是，元件2包括電加熱導(dǎo)體22。此實(shí)施方式的一個(gè)變型包括圖3B所示的封閉通道20和加熱導(dǎo)體22的組合。
[0081]圖4中示出了第四實(shí)施方式。在此實(shí)施方式中，封閉通道20形成為具有細(xì)長(zhǎng)的截面。
[0082]圖5中示出了第五實(shí)施方式。在此實(shí)施方式中，多層管道I包括與圖1所示的層相同的層，但是，第一中間層13設(shè)置有至少一個(gè)封閉通道20。該封閉通道20示出為形成有基本上梯形的截面。
[0083]圖13中示出了第六實(shí)施方式。在此實(shí)施方式中，第二中間層15包圍第一中間層13。通道20已經(jīng)形成于第二中間層15中。層13包括隔離聚合物材料。
[0084]根據(jù)本發(fā)明的多層管道I可通過(guò)擠出和纖維纏繞的組合來(lái)制造。在此給出了如圖6至圖12以及圖15所示的緊湊型機(jī)器組件30。
[0085]在圖6至圖8中，示出了機(jī)器組件30的第一實(shí)施方式，該機(jī)器組件布置為制造這樣的多層管道1，該多層管道具有內(nèi)耐磨層11、包圍內(nèi)耐磨層11的內(nèi)纖維增強(qiáng)聚合物層14、第一中間層13和外纖維增強(qiáng)聚合物層12。僅表示和描述了用于理解本發(fā)明所必需的結(jié)構(gòu)特征。機(jī)器組件30包括圖中示意性地表示的第一擠出機(jī)310。擠出機(jī)頭部311包括環(huán)形模具間隙312，見(jiàn)圖10，該環(huán)形模具間隙從一種本身已知的擠出機(jī)筒(未示出)供應(yīng)第一熔融熱塑性聚合物群(mass)。第一聚合物群從模具間隙312流出，進(jìn)入形成于內(nèi)心軸316與外校準(zhǔn)元件318之間的環(huán)形空間314中。內(nèi)心軸316和/或外校準(zhǔn)元件318可設(shè)置有內(nèi)部冷卻通道(未示出)，該內(nèi)部冷卻通道布置為容納循環(huán)冷卻介質(zhì)。冷卻介質(zhì)將分別通過(guò)內(nèi)心軸316和/或校準(zhǔn)元件318的與第一聚合物群接觸的外表面和內(nèi)表面使內(nèi)心軸和/或校準(zhǔn)元件來(lái)冷卻聚合物群，使得當(dāng)?shù)谝痪酆衔锶罕粩D出擠出機(jī)頭部311時(shí)，其在尺寸上是穩(wěn)定的。第一聚合物群形成管狀耐磨層11。
[0086]管狀內(nèi)耐磨層11穿過(guò)一個(gè)第一纏繞機(jī)站350的中央。纏繞機(jī)站350可包括一個(gè)或多個(gè)卷繞傳送部352a-d以及一個(gè)或多個(gè)十字頭擠出機(jī)320，320’。卷繞傳送部352a_b設(shè)置有多個(gè)卷繞部354。這種卷繞傳送部352a-b和卷繞部354在本領(lǐng)域中是已知的，不用進(jìn)一步討論。卷繞部354設(shè)置有纖維帶4，見(jiàn)圖14。纖維帶4包括多個(gè)并排的纖維線41。線(thread)41可由玻璃纖維形成。線41浸潰有熱塑性聚合物43，例如，如圖14中示意性地示出的熱塑性聚氨酯。纖維帶4可為30mm寬且5mm厚，但是，其他尺寸也是可能的，并且，纖維帶4的尺寸與多層管道I的尺寸相匹配。例如，20mm寬且3mm厚的纖維帶4可適于制造具有15.2cm/6英寸的直徑的多層管道I,并且，50mm寬且6mm厚的纖維帶4可適于制造具有127cm/50英寸的直徑的多層管道I。卷繞傳送部352a將使多條纖維帶4與耐磨層11的縱向方向成一角度地纏繞在耐磨層11周?chē)?，使得形成纖維增強(qiáng)聚合物分層14a。纖維帶4邊對(duì)邊地纏繞。卷繞傳送部352a在卷繞傳送部352a的下游設(shè)置有加熱單元356a。加熱單元356a可設(shè)置有熱源，例如，使纖維帶4的熱塑性塑料熔化的紅外(IR)熱源(未示出)，從而使其結(jié)合在分層14a中。每個(gè)卷繞傳送部352a_b,例如卷繞傳送部352a,將使纖維帶4以與來(lái)自另一卷繞傳送部352b的纖維帶4的角度不同的角度進(jìn)行纏繞，如本領(lǐng)域內(nèi)已知的。一個(gè)或多個(gè)卷繞傳送部352a-b還可以是固定的，這意味著，纖維帶4將在耐磨層11的縱向方向上設(shè)置于耐磨層11上。卷繞傳送部352b以與卷繞傳送部352a的方式相對(duì)應(yīng)的方式設(shè)置有加熱單元356b。
[0087]在耐磨層11已經(jīng)具有從卷繞傳送部352a_b施加于其的纖維增強(qiáng)聚合物分層14a，14b之后，將該耐磨層供應(yīng)至第二擠出機(jī)320的擠出機(jī)頭部321中。擠出機(jī)頭部321包括模具間隙322，該模具間隙從本身已知的類(lèi)型的擠出機(jī)筒(未示出)供應(yīng)與纖維帶4所浸潰的相同類(lèi)型的熔融熱塑性聚合物群，如圖11所示。所謂的十字頭類(lèi)型(十字頭模具；直角頭)的擠出機(jī)頭321。模具間隙322徑向地包圍纖維分層14b。聚合物群離開(kāi)模具間隙322，并以封閉的方式在外部沉積(settle)在纖維分層14b上，該纖維層位于形成于纖維分層14b與外校準(zhǔn)元件328之間的環(huán)形空間324中。外校準(zhǔn)元件328可設(shè)置有內(nèi)部冷卻通道(未示出)，該內(nèi)部冷卻通道布置為容納循環(huán)冷卻介質(zhì)。冷卻介質(zhì)將具有使校準(zhǔn)元件318通過(guò)其與聚合物群接觸的內(nèi)表面來(lái)冷卻聚合物群的效果，使得當(dāng)聚合物群被運(yùn)送出擠出機(jī)頭部321時(shí)，將在尺寸上是穩(wěn)定的。聚合物群在纖維增強(qiáng)層14中形成無(wú)增強(qiáng)分層14c。無(wú)增強(qiáng)分層14c的施加首先具有熔化聚合物的優(yōu)點(diǎn)，分層14a，14b的纖維浸潰有該聚合物，從而使這些纖維和這些分層14a，14b熔化，并且然后還具有排出分層14a，14b中的空氣的優(yōu)點(diǎn)。
[0088]在施加分層14c之后，將管道向前供應(yīng)，使其穿過(guò)中央到達(dá)多個(gè)卷繞傳送部352c-d。卷繞傳送部352c-d以與卷繞傳送部352a相同的方式工作，并以與對(duì)分層14a和14b描述的方式相同的方式用纖維帶4分別形成分層14d和He。在施加分層14d和14e之后，以與圖11所示的相同的方式，以與第三十字頭擠出機(jī)320’中的層14c相同的方式施加無(wú)纖維分層Hf。施加分層14f的優(yōu)點(diǎn)和對(duì)分層14c的相同。
[0089]內(nèi)心軸316可在管道I內(nèi)從第一擠出機(jī)310延伸而穿過(guò)卷繞傳送部352a_b、第二擠出機(jī)320、卷繞傳送部352c-d和第三擠出機(jī)320’，如圖7所示。
[0090]將未完成的多層管道I向前供應(yīng)至第四擠出機(jī)330的擠出機(jī)頭部331中，如圖11所示。擠出機(jī)頭部331包括模具間隙332，該模具間隙從本身已知的類(lèi)型的擠出機(jī)筒(未示出)將第二類(lèi)型的熔融熱塑性聚合物群供應(yīng)至外校準(zhǔn)元件338與層14之間的環(huán)形空間334，如圖11所示。擠出機(jī)頭部331是十字頭類(lèi)型的。第二聚合物群可以是發(fā)泡的或膨脹型的熱塑性聚合物群，或者可以是已經(jīng)將發(fā)泡劑添加至第二聚合物群，從而使第二聚合物群在環(huán)形空間334中形成泡沫，如本領(lǐng)域內(nèi)已知的。外校準(zhǔn)元件338可設(shè)置有布置為容納循環(huán)冷卻介質(zhì)的內(nèi)部冷卻通道(未示出)。冷卻介質(zhì)將具有使校準(zhǔn)元件338通過(guò)其與第二聚合物群接觸的內(nèi)表面來(lái)冷卻第二聚合物群的效果，使得當(dāng)該第二聚合物群被運(yùn)送出擠出機(jī)頭部331時(shí)，其將在尺寸上是穩(wěn)定的。第二聚合物群形成管狀第一中間層13。
[0091]將未完成的多層管道I向前供應(yīng)而穿過(guò)第二纏繞機(jī)站360。纏繞機(jī)站360與纏繞機(jī)站350基本上類(lèi)似，并具有相同的結(jié)構(gòu)特征和操作。纏繞機(jī)站350可包括一個(gè)或多個(gè)卷繞傳送部362a-d和一個(gè)或多個(gè)十字頭擠出機(jī)340，340’。卷繞傳送部362a_b設(shè)置有多個(gè)卷繞部364。與卷繞部354類(lèi)似，卷繞部364設(shè)置有纖維帶4。在第一中間層13已經(jīng)具有來(lái)自卷繞傳送部362a的帶有施加于其的纖維帶4的分層12a之后，該第一中間層穿過(guò)卷繞傳送部362a下游的加熱單元366a。然后，分別從卷繞傳送部362b施加分層12b，從第五擠出機(jī)340施加無(wú)纖維分層12c,從卷繞傳送部362c和362d施加分層12d和12e,最后,從第六擠出機(jī)340’施加無(wú)纖維分層12f，如圖8所示。施加無(wú)增強(qiáng)分層12c和12f的優(yōu)點(diǎn)與之前對(duì)分層14c和14f描述的相同。
[0092]機(jī)器組件30示出為布置于底座9上。底座9可由船(未示出)上的甲板9組成。
[0093]在圖9A至圖9B中，示出了機(jī)器組件30’的第二實(shí)施方式，該機(jī)器組件布置為制造具有流體密封的內(nèi)耐磨層11 ;內(nèi)纖維增強(qiáng)聚合物層14 ;第二中間層15 ;第一中間層13 ;以及外纖維增強(qiáng)聚合物層12的多層管道I。僅表示和描述了對(duì)于理解本發(fā)明所必需的結(jié)構(gòu)特征。已經(jīng)對(duì)機(jī)器組件30’的在機(jī)器組件30中發(fā)現(xiàn)的且具有相同功能的元件給出了相同的參考數(shù)字，并且涉及這些元件僅為了理解第二機(jī)器組件30’。機(jī)器組件30’包括:設(shè)置有第一擠出機(jī)頭部311的第一擠出機(jī)310 ;具有兩個(gè)擠出機(jī)320，320’的第一纏繞機(jī)站370 ;第四擠出機(jī)330 ;以及具有兩個(gè)擠出機(jī)340，340’的第二纏繞機(jī)站360。機(jī)器組件30’進(jìn)一步包括設(shè)置有擠出機(jī)頭部371的第七擠出機(jī)370，如圖12所示。內(nèi)纖維增強(qiáng)聚合物層14被運(yùn)送至擠出機(jī)頭部371中。擠出機(jī)頭部371包括模具間隙372，該模具間隙從本身已知的類(lèi)型的擠出機(jī)筒(未示出)供應(yīng)第三熔融熱塑性聚合物群。擠出機(jī)頭部371是所謂的十字頭類(lèi)型的。模具間隙372徑向地包圍內(nèi)纖維增強(qiáng)聚合物層14。第三聚合物群從模具間隙372流出，并以封閉的方式在外部沉積于內(nèi)纖維增強(qiáng)聚合物層14上，該內(nèi)纖維增強(qiáng)聚合物層位于形成在層14與外校準(zhǔn)元件378之間的環(huán)形空間374中。外校準(zhǔn)元件378可設(shè)置有內(nèi)部冷卻通道(未示出)，該內(nèi)部冷卻通道布置為容納循環(huán)冷卻介質(zhì)。冷卻介質(zhì)將具有使校準(zhǔn)元件378通過(guò)其與第三聚合物群接觸的內(nèi)表面來(lái)冷卻第三聚合物群的效果，使得當(dāng)?shù)谌酆衔锶簭臄D出機(jī)頭部371離開(kāi)時(shí)，將在尺寸上是穩(wěn)定的。第三聚合物群形成管狀套筒15。
[0094]在環(huán)形空間374中，擠出機(jī)頭部371可設(shè)置有多個(gè)圓形心軸(沖頭)379，這些圓形心軸具有第一端部和第二端部以及與環(huán)形空間374的縱向軸線平行地定向的縱向軸線。心軸379可設(shè)置有內(nèi)部冷卻通道(未示出)。心軸379定位為使其第一端部位于模具間隙372附近，以便第三聚合物群將以熔融狀態(tài)通過(guò)心軸，并且以便校準(zhǔn)元件378和心軸379的冷卻效果使得第三聚合物群在心軸379的第二端部處在尺寸上是穩(wěn)定的。因此，封閉通道20形成在第二中間層15中，如圖2所示。
[0095]在一個(gè)替代實(shí)施方式中，電加熱導(dǎo)體22從擠出機(jī)頭部371的上游端部插入環(huán)形空間374中，以便加熱導(dǎo)體22在第二中間層15中軸向地定向。加熱導(dǎo)體22將由第三聚合物群包圍，如圖3所示。
[0096]在另一替代實(shí)施方式中，心軸的截面在環(huán)形空間374的周向方向上是橢圓形的，并且通道20在第二中間層15中形成為具有橢圓形截面，如圖4所示。
[0097]在另一替代實(shí)施方式中，環(huán)形空間374的尺寸增加，以便在內(nèi)纖維增強(qiáng)聚合物層14的外表面與校準(zhǔn)元件378的內(nèi)表面之間將具有足夠的距離，以使得能夠定位具有梯形截面的心軸379。然后，具有梯形截面的通道20將形成在第二中間層15(未示出)。作為此實(shí)施方式的一個(gè)替代方式，還可以合適的是，將通道20形成在第一中間層13中，并且不具有第二中間層15，如圖5所示。這可通過(guò)以下方式來(lái)實(shí)現(xiàn):改變?nèi)鐖D8所示的機(jī)器設(shè)備30，用擠出機(jī)370代替擠出機(jī)330，并對(duì)擠出機(jī)370供應(yīng)第三熱塑性聚合物而不是發(fā)泡的第二聚合物)。還可通過(guò)去除第二擠出機(jī)頭部330或通過(guò)不使用擠出機(jī)頭部330而使用如圖9A所示的機(jī)器設(shè)備30’。
[0098]圖9B中示出了另一替代的機(jī)器設(shè)備30”。在此機(jī)器設(shè)備30”中，轉(zhuǎn)換擠出機(jī)330和370的順序。這具有使第二中間層15包圍第一中間層13的效果，如圖13所示。
[0099]可獨(dú)立于其他層制造耐磨層11。因此，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，例如，耐磨層11以本身已知的方式被制造成管道，并且耐磨層11被設(shè)置為卷繞管。耐磨層11可被運(yùn)送至第一纏繞機(jī)站350，如上所述。
[0100]圖16和圖17示出了替代實(shí)施方式中的多層管道I。圖15示出了用于形成在這些實(shí)施方式中的多層管道I的替代機(jī)器設(shè)備。本身已知的類(lèi)型的光纖線纜6嵌在多層管道I的至少一個(gè)層11、12、13、14、15中。在本領(lǐng)域內(nèi)已知的是，這種光纖線纜6與合適的激光光源(未示出)和合適的接收器(未示出)一起可用來(lái)確定光纖線纜6是否損壞以及距離損壞的程度。在本領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)一步已知的是，這種光纖線纜6與合適的激光光源和合適的接收器一起可用來(lái)確定沿著光纖線纜6的溫度。在本領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)一步已知的是，這種光纖線纜6與合適的激光光源和合適的接收器一起用來(lái)確定沿著光纖線纜6的壓力狀態(tài)。還可想到其他測(cè)量方式。在圖16中，示出了位于耐磨層11中的一條光纖線纜6以及位于外纖維增強(qiáng)聚合物層12的分層12c中的一條光纖線纜。在圖17中，示出了位于耐磨層11中的三條光纖線纜6以及位于外纖維增強(qiáng)聚合物層12的分層12c中的三條光纖線纜6。在其他實(shí)施方式中，僅在耐磨層11中便可能有一條或多條光纖線纜6。在又一些實(shí)施方式中,僅在外纖維增強(qiáng)層12中便可能有一條或多條光纖線纜6。一條或多條光纖線纜還可嵌在以下中的至少一者中:第一中間層13 ;第二中間層15 ;以及內(nèi)纖維增強(qiáng)聚合物層14的分層14c和14f的一個(gè)或兩個(gè)。多層管道I可設(shè)置有在上述實(shí)施方式的組合中的光纖線纜6。
[0101]圖15A中示出了一個(gè)機(jī)器設(shè)備30”’，用于制造圖16和圖17A所示的多層管道I。機(jī)器設(shè)備30”’設(shè)置有容納光纖線纜6的卷繞部5。卷繞部5布置為將光纖線纜6供應(yīng)至形成內(nèi)耐磨層11的擠出機(jī)310中，并將光纖線纜6供應(yīng)至形成外纖維增強(qiáng)層12的分層12c的擠出機(jī)340中。圖15B中示出了一個(gè)替代機(jī)器設(shè)備30””，用于制造圖17B所示的多層管道I。機(jī)器設(shè)備30””設(shè)置有容納光纖線纜6的卷繞部5。卷繞部5布置為將光纖線纜6供應(yīng)至形成內(nèi)耐磨層11的擠出機(jī)310中，并將光纖線纜6供應(yīng)至形成外纖維增強(qiáng)層12的分層12c的擠出機(jī)340中。
[0102]如上所述的具有大于等于406mm(16英寸)的直徑的多層管道I在水中具有相當(dāng)大的浮力，但是，管道I本身具有大約1.2kg/dm3的比重。在鋪設(shè)過(guò)程中，通過(guò)用水填充這種管道而對(duì)其進(jìn)行鋪設(shè)。當(dāng)完成鋪設(shè)時(shí)，以已知的方式將多層管道I中的水倒空。在已經(jīng)制造多層管道I且同時(shí)鋪設(shè)多層管道I之后，對(duì)于通道20來(lái)說(shuō)，用重物填充通道20會(huì)是有利的。有利地，這可通過(guò)從外部穿過(guò)層12(可能穿過(guò)層13)至層15的通道20鉆出開(kāi)口(未示出)來(lái)實(shí)現(xiàn)。開(kāi)口形成為在多層管道I的縱向方向上具有均勻的間隔。將澆筑混凝土填充至通道20中，并且混凝土在通道20內(nèi)變硬。
[0103]所示機(jī)器設(shè)備30適于定位在船(未示出)上的甲板9上。例如，機(jī)器設(shè)備30可布置為以2m/min的速度制造多層管道I。在晝夜不停的操作中(不中斷的制造)，這種機(jī)器設(shè)備每天可制造2880m的多層管道I。因此，機(jī)器設(shè)備30非常適于制造鋪設(shè)在海上的輸送管道。因此，本發(fā)明解決了許多與鋪設(shè)這種輸送管道相關(guān)的問(wèn)題。另外，多層管道I可設(shè)置有用于監(jiān)測(cè)輸送管道的連續(xù)的光纖線纜6。光纖線纜6的這種使用對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)來(lái)說(shuō)是不可能的，在現(xiàn)有技術(shù)中，鋼管段是焊接在一起的。本發(fā)明不限于在船上使用。機(jī)器組件30是緊湊型的，并且還適于在陸地上使用，在陸地上，機(jī)器組件30可定位在可移動(dòng)平臺(tái)(未示出)上。
[0104]實(shí)例I
[0105]圖1A至圖1C所示的多層管道I制成為具有40.6cm(16英寸)的外徑。耐磨層11由熱塑性聚氨酯形成，并形成8mm厚的層。第一中間層13由發(fā)泡熱塑性聚氨酯形成，并組成50mm厚的隔離層。外纖維增強(qiáng)聚合物層12由已經(jīng)浸潰有熱塑性聚氨酯的玻璃纖維并由熱塑性聚氨酯形成的外分層12f形成，并且該外纖維增強(qiáng)聚合物層形成15mm厚的層。內(nèi)纖維增強(qiáng)聚合物層14由已經(jīng)浸潰有熱塑性聚氨酯的玻璃纖維形成，并形成15_厚的層。
[0106]實(shí)例2
[0107]圖2A至圖2C所示的多層管道I制成為具有40.6cm(16英寸)的外徑。耐磨層11由熱塑性聚氨酯形成，并形成8mm厚的層。第一中間層13由發(fā)泡聚苯乙烯形成，并組成50mm厚的隔離層。外纖維增強(qiáng)聚合物層12由已經(jīng)浸潰有熱塑性聚氨酯的玻璃纖維并由熱塑性聚氨酯形成的外分層12f形成，并且該外纖維增強(qiáng)聚合物層形成15mm厚的層。內(nèi)纖維增強(qiáng)聚合物層14由已經(jīng)浸潰有熱塑性聚氨酯的玻璃纖維形成，并形成15_厚的層。第二中間層15由熱塑性聚氨酯形成。在第二中間層15中，已經(jīng)形成二十個(gè)軸向延伸的封閉通道20。通道20并排地定位，并且在第二中間層15的周向上均勻地隔開(kāi)。發(fā)熱流體可流過(guò)通道20。在此實(shí)例中，第二中間層15在多層管道I內(nèi)形成加熱套筒。發(fā)熱流體可在一些通道20中沿第一方向流動(dòng)，并且發(fā)熱流體可在一些通道20中沿與第一方向相反的第二方向流動(dòng)。
[0108]實(shí)例3
[0109]圖3A所示的多層管道I制成為具有40.6cm(16英寸)的外徑。多層管道I基本上以與實(shí)例2中描述的多層管道I相同的方式組成。作為封閉通道20的一個(gè)替代方式，第二中間層15設(shè)置有本身已知的類(lèi)型的電阻絲22，也叫做加熱器線纜22。在此實(shí)例中，第二中間層15在多層管道I內(nèi)形成加熱套筒。加熱器線纜22可包括外隔離分層。在一個(gè)替代實(shí)施方式中，第二中間層可設(shè)置有如圖3B所示的加熱器線纜22和通道20。
[0110]實(shí)例4
[0111]圖4所示的多層管道I制成為具有40.6cm(16英寸)的外徑。耐磨層11由熱塑性聚氨酯形成，并形成8mm厚的層。第一中間層13由發(fā)泡熱塑性聚氨酯形成，并組成32mm厚的隔離層。外纖維增強(qiáng)聚合物層12由已經(jīng)浸潰有熱塑性聚氨酯的玻璃纖維并由熱塑性聚氨酯形成的外分層12f形成，并且該外纖維增強(qiáng)聚合物層形成15mm厚的層。在圖5中示出，外纖維增強(qiáng)聚合物層12已通過(guò)從纏繞機(jī)站360’，360”施加層12a-d而形成。內(nèi)纖維增強(qiáng)聚合物層14由已經(jīng)浸潰有環(huán)氧樹(shù)脂的玻璃纖維形成，并形成15_厚的層。在圖4中示出，纖維增強(qiáng)聚合物層14已通過(guò)從纏繞機(jī)站350施加層14a-b而形成。第二中間層15由熱塑性聚氨酯形成。在第二中間層15中，已經(jīng)形成十個(gè)軸向延伸的封閉通道20，以用于輸送發(fā)熱流體。每個(gè)通道20具有20cm2的截面面積。通道20并排地定位并且在第二中間層15的周向上均勻地隔開(kāi)。
[0112]實(shí)例5
[0113]圖5中示出了一個(gè)替代實(shí)施方式中的多層管道I。該多層管道I布置為在管道I的通道10中輸送第一流體，并在管道I的周邊通道20中輸送第二流體。第一流體可以是石油，第二流體可以是天然氣。多層管道I可制成為具有40.6cm(16英寸)的外徑。耐磨層11由聚氨酯形成，并形成8_厚的層。外纖維增強(qiáng)聚合物層12由已經(jīng)浸潰有熱塑性聚氨酯的玻璃纖維并由熱塑性聚氨酯形成的外分層12f形成，并且該外纖維增強(qiáng)聚合物層形成15_厚的層。在圖5中示出，外纖維增強(qiáng)聚合物層12已通過(guò)從纏繞機(jī)站360施加分層12a-b，12c-d而形成。內(nèi)纖維增強(qiáng)聚合物層14由已經(jīng)浸潰有熱塑性聚氨酯的玻璃纖維形成，并形成15mm厚的層。在圖5中示出，內(nèi)纖維增強(qiáng)聚合物層14已通過(guò)從纏繞機(jī)站350施加分層14a-b，14c-d而形成。第一中間層13由熱塑性聚氨酯形成。在第一中間層13中，已經(jīng)形成十個(gè)軸向延伸的封閉通道20，以用于輸送流體。每個(gè)通道20具有20cm2的截面面積。通道20并排地定位并且在第一中間層13的周向上均勻地隔開(kāi)。
[0114]實(shí)例6
[0115]圖12中示出了一個(gè)替代實(shí)施方式中的多層管道I。多層管道I可制成為具有40.6cm(16英寸)或更大的外徑。第一中間層13由發(fā)泡聚苯乙烯形成，并組成隔離層。第二中間層15包圍層13并由熱塑性聚氨酯形成。在第二中間層15中，已經(jīng)形成十個(gè)軸向延伸的封閉通道20。每個(gè)通道20具有20cm2的截面面積。通道20并排地定位并且在第二中間層15的周向上均勻地隔開(kāi)。外纖維層12(未在圖13中示出)包圍第二中間層15。通道20布置為通過(guò)穿過(guò)外纖維層12形成的開(kāi)口(未示出)填充澆筑混凝土(未示出)或一些其他重流體群。
【權(quán)利要求】
1.一種多層管道(1)，所述多層管道至少包括: -內(nèi)流體密封層(11)，所述內(nèi)流體密封層由第一熱塑性聚合物材料形成； -內(nèi)纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物層(14)，所述內(nèi)纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物層包括纏繞纖維增強(qiáng)物，并且所述內(nèi)纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物層包圍所述內(nèi)流體密封層； -第一中間層(13)，所述第一中間層由第二熱塑性聚合物材料形成； -外纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物層(12)，所述外纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物層包括纏繞纖維增強(qiáng)物，其特征在于，所述內(nèi)纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物層(14)和所述外纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物層(12)中的至少一個(gè)包括至少一個(gè)包含纖維的分層(14a_b, 14c_d ;12a_b, 12c_d)以及無(wú)增強(qiáng)分層(14c, 14f ；12c,12f)0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層管道(1)，其中，所述第一中間層(13)由膨脹型熱塑性聚合物材料形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層管道(1)，其中，所述第一中間層(13)設(shè)置有軸向定向的至少一個(gè)通道(20)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層管道(1)，其中，所述多層管道(1)進(jìn)一步包括由第三熱塑性聚合物材料形成的第二中間層(15)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多層管道(1)，其中，所述第二中間層(15)設(shè)置有軸向定向的至少一個(gè)通道(20)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的多層管道(1)，其中，所述通道(20)的截面基本上是圓形的。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的多層管道(1)，其中，所述通道(20)的截面基本上是橢圓形的。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的多層管道(1)，其中，所述通道的截面基本上是梯形的。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多層管道(1)，其中，所述第二中間層(15)設(shè)置有軸向定向的至少一個(gè)加熱器元件(20，22)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層管道(1)，其中，所述纏繞纖維增強(qiáng)物包括至少一條纖維帶⑷。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層管道(1)，其中，所述多層管道(1)包括在所述多層管道(1)的縱向方向上延伸的至少一條光纖線纜(6)，并且所述至少一條光纖線纜(6)定位在層(11 ；12 ；13 ；14)中的至少一個(gè)層中。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層管道(1)，其中，所述多層管道(1)包括在所述多層管道(1)的縱向方向上延伸的至少一條光纖線纜(6)，并且所述至少一條光纖線纜(6)定位在層(11 ；12 ；13 ；14 ；15)中的至少一個(gè)層中。
13.一種用于制造環(huán)形多層管道(1)的機(jī)器組件(30)，所述多層管道包括由第一熱塑性材料形成的內(nèi)流體密封層(11)，其特征在于，所述機(jī)器組件(30)包括: -第一纏繞機(jī)站(350);其中，所述第一纏繞機(jī)站(350)至少包括:一個(gè)卷繞傳送部(352a)，所述卷繞傳送部布置為圍繞所述內(nèi)流體密封層(11)纏繞纖維帶(4)，以形成內(nèi)纖維增強(qiáng)聚合物層(14)的纖維增強(qiáng)分層(14a);以及擠出機(jī)(320)，布置為由熱塑性聚合物材料形成無(wú)增強(qiáng)分層(14c)，所述無(wú)增強(qiáng)分層包圍所述纖維增強(qiáng)分層(14a)； -擠出機(jī)(330)，布置為形成第一中間層(13)，所述第一中間層包括熱塑性聚合物材料，并且所述第一中間層包圍所述內(nèi)纖維增強(qiáng)層(14)； -第二纏繞機(jī)站(360)；其中，所述第二纏繞機(jī)站(360)至少包括:一個(gè)卷繞傳送部(3624,所述卷繞傳送部布置為圍繞所述多層管道(1)的其他層(11,13,14)纏繞所述纖維帶(4)，以形成外纖維增強(qiáng)聚合物層(12)的纖維增強(qiáng)分層(124 ；以及 -擠出機(jī)(340),布置為由熱塑性聚合物材料形成無(wú)增強(qiáng)分層(12(:),所述無(wú)增強(qiáng)分層包圍所述纖維增強(qiáng)分層(124。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的機(jī)器組件(30),其中，所述擠出機(jī)(330)由設(shè)置有擠出機(jī)頭部(371)的擠出機(jī)(370)組成，其中，在所述擠出機(jī)頭部(371)的校準(zhǔn)元件(378)與容納于所述擠出機(jī)頭部(371)中的所述多層管道(1)之間形成的環(huán)形空間(374)中，至少一個(gè)心軸(379)定位成用于在所述第一中間層(13)中形成軸向定向的通道(20)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的機(jī)器組件(30),其中，所述機(jī)器組件(30)進(jìn)一步包括布置為形成第二中間層(15)的擠出機(jī)(370),所述第二中間層由第三熱塑性聚合物材料形成，所述第二中間層(15)以可選的順序定位:位于第二內(nèi)纖維層(14)與所述第一中間層(13)之間，或位于所述第一中間層(13)與所述外纖維增強(qiáng)聚合物層(12)之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的機(jī)器組件(30),其中，所述擠出機(jī)(370)設(shè)置有擠出機(jī)頭部(371),其中，在所述擠出機(jī)頭部(371)的校準(zhǔn)元件(378)與容納于所述擠出機(jī)頭部(371)中的所述多層管道(1)之間形成的環(huán)形空間(374)中，至少一個(gè)心軸(379)定位成用于在所述第二中間層(15)中形成軸向定向的通道(20^
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的機(jī)器組件(30),其中，所述機(jī)器組件(30)進(jìn)一步包括布置為形成所述內(nèi)流體密封層(11)的擠出機(jī)(310),所述內(nèi)流體密封層由第一熱塑性聚合物材料形成。
18.根據(jù)權(quán)利要求13或15所述的機(jī)器組件(30)，其中，所述機(jī)器組件(30)進(jìn)一步包括布置為容納光纖線纜(6)的至少一個(gè)卷繞部(5)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的機(jī)器組件(30),其中，所述至少一個(gè)卷繞部(5)布置為將所述光纖線纜(6)供應(yīng)至所述擠出機(jī)(340)中。
20.根據(jù)權(quán)利要求17和18所述的機(jī)器組件(30),其中，所述至少一個(gè)卷繞部(5)布置為將光纖線纜(6)供應(yīng)至所述擠出機(jī)(310)中。
21.一種用于形成環(huán)形多層管道(1)的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 提供由熱塑性聚合物形成的內(nèi)流體密封層(11)； 幻通過(guò)圍繞所述內(nèi)流體密封層(11)纏繞纖維帶(4)形成至少一個(gè)纖維分層(1?)并且通過(guò)擠出將無(wú)增強(qiáng)分層(140施加于所述纖維分層(144,從而形成圍繞所述內(nèi)流體密封層(11)的內(nèi)纖維增強(qiáng)層(14)； 0)通過(guò)擠出形成圍繞內(nèi)纖維增強(qiáng)層(12)的第一中間聚合物層(13)；以及 (1)通過(guò)圍繞所述多層管道(1)的其他層(11,13,14)纏繞所述纖維帶(4)形成至少一個(gè)纖維分層(124并且通過(guò)擠出將無(wú)增強(qiáng)分層(120施加于所述纖維分層(1?)，從而形成外纖維增強(qiáng)層(12)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述方法的步驟0進(jìn)一步包括提供擠出機(jī)(370)的在環(huán)形空間(374)中具有至少一個(gè)心軸(379)的擠出機(jī)頭部(371),所述環(huán)形空間形成在所述擠出機(jī)頭部(371)的校準(zhǔn)元件(378)與容納于所述擠出機(jī)頭部(371)中的所述多層管道(1)之間，所述至少一個(gè)心軸在所述第一中間聚合物層(13)中形成軸向定向的通道(20)。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟: cl)通過(guò)擠出形成由第三聚合物材料形成的第二中間聚合物層(15)，所述第二中間聚合物層可選地定位在:步驟b)中形成的所述內(nèi)纖維增強(qiáng)層(14)與步驟c)中形成的所述第一中間聚合物層(13)之間，或步驟c)中形成的所述第一中間聚合物層(13)與步驟d)中形成的所述外纖維增強(qiáng)層(12)之間。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，步驟cl)中的方法進(jìn)一步包括提供擠出機(jī)(370)的在環(huán)形空間(374)中具有至少一個(gè)心軸(379)的擠出機(jī)頭部(371)，所述環(huán)形空間形成在所述擠出機(jī)頭部(371)的校準(zhǔn)元件(378)與容納于所述擠出機(jī)頭部(371)中的所述多層管道(1)之間，所述至少一個(gè)心軸(379)在所述第二中間聚合物層(15)中形成軸向定向的通道(20)。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述方法的步驟a)包括通過(guò)擠出形成由熱塑性聚合物形成的所述內(nèi)流體密封層(11)。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述方法包括使用根據(jù)權(quán)利要求13所述的機(jī)器組件(30)，并且所述方法進(jìn)一步包括將所述機(jī)器組件(30)定位在船上的甲板(9)上。
【文檔編號(hào)】F16L9/128GK104334950SQ201380025157
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月14日
【發(fā)明者】阿維德·奧普豪格 申請(qǐng)人:皮派克控股有限公司