Гибкая труба (варианты)

(51) 16 11/16 (2006.01) 16 11/10 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Описана гибкая труба (10), способ ее изготовления, в соответствии с которыми труба образована из множества слоев (12, 14, 16, 18, 20) различных материалов и пригодна для использования в случаях применения ее под водой и в наземных условиях. Предлагаемое выполнение трубы позволяет обеспечить стойкость к внутреннему давлению транспортируемой текучей среды, прочность и сопротивление гидростатическому смятию и раздавливанию трубы при ее использовании под водой на больших глубинах, а также при транспортировке текучих сред с высоким внутренним давлением и агрессивных сред.(73) Веллстрим Интернэшнл Лимитед 14478 Изобретение относится к гибкой трубе, выполненной из множества слоев различных материалов и предназначенной для транспортировки текучей среды под водой и в наземных условиях, а также к способу ее изготовления. Известна гибкая труба (патент США 5730188,опубл. 11.10.1996), которая содержит трубчатый элемент, образующий продольный канал, поверх которого намотана металлическая полоса, вокруг металлической полосы расположена изоляционная лента, а над ней защитная изоляционная оболочка. Известная труба не может обеспечить прочность,стойкость и сопротивление смятию и сдавливанию при транспортировке текучих сред с высоким внутренним давлением, она подвержена гидростатическому смятию, а также раздавливанию при ее использовании под водой на больших глубинах, поскольку трубчатый элемент как таковой только образован намотанными витками, что значительно снижает прочность гибкой трубы. Задачей изобретения является разработка прочной гибкой трубы, которая обеспечивает стойкость к внутреннему давлению транспортируемой текучей среды, сопротивление гидростатическому смятию и раздавливанию. Данная задача решается тем, что, согласно первому варианту выполнения, в гибкой трубе, содержащей трубчатый элемент, образующий продольный канал, металлическую полосу, намотанную вокруг трубчатого элемента, и защитную изоляционную оболочку над изоляционной лентой, металлическая полоса имеет постоянную толщину по всей длине и ширине и поперечное сечение полосы имеет выпуклые части, проходящие от вогнутых частей,при этом выпуклые части полосы перекрывают соответствующие вогнутые части прилегающих обмоток и вогнутые части полосы перекрывают соответствующие выпуклые части прилегающих обмоток для обеспечения взаимного соединения. Труба может содержать первый слой проволок, намотанный вокруг наружной части металлической полосы, и второй слой проволок, намотанный вокруг первого слоя проволок. Труба может дополнительно содержать слой изоляционной ленты, намотанной вокруг второго слоя проволок. Каждая из проволок может иметь по существу круглое поперечное сечение или прямоугольное поперечное сечение. Труба может дополнительно содержать слой, размещенный внутри трубчатого элемента в виде множества спирально намотанных металлических полос для обеспечения сопротивления смятию и радиальному раздавливанию. Согласно второму варианту выполнения, гибкая труба, содержащая трубчатый элемент, образующий продольный канал, металлическую полосу, намотанную вокруг трубчатого элемента, и защитную изоляционную оболочку, расположенную над изоляционной лентой, дополнительно содержит первый слой проволок, намотанный вокруг наружной части трубчатого элемента, и второй слой проволок, намотанный вокруг первого слоя проволок. Каждая из проволок может иметь по существу круглое попе 2 речное сечение или прямоугольное поперечное сечение. Вокруг второго слоя проволок может быть намотан слой изоляционной ленты. Металлическая полоса может иметь постоянную толщину по всей длине и ширине, а ее поперечное сечение - выпуклые части, проходящие от вогнутых частей, при этом выпуклые части полосы перекрывают соответствующие вогнутые части прилегающих обмоток и вогнутые части полосы перекрывают соответствующие выпуклые части прилегающих обмоток для обеспечения взаимного соединения. Внутри трубчатого элемента может быть дополнительно размещен слой из множества спирально намотанных металлических полос для обеспечения сопротивления смятию и радиальному сдавливанию. Технический результат - обеспечение прочности,стойкости к внутреннему давлению транспортируемой текучей среды и сопротивления гидростатическому смятию и раздавливанию трубы при ее использовании под водой на больших глубинах, а также при транспортировке текучих сред с высоким внутренним давлением и агрессивных сред. На фиг. 1 изображено продольное сечение гибкой трубы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг. 2 изображено продольное сечение гибкой трубы в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг. 3 А-3 С изображены продольные сечения альтернативных вариантов слоя труб согласно вариантам осуществления, показанным на фиг. 1 и 2. На фиг. 1 показана гибкая труба согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, обозначенная в целом ссылочным номером 10. Труба 10 образована внутренним трубчатым элементом, предпочтительно в виде пластмассовой оболочки 12, предназначенной для транспортировки текучей среды через ее канал. Оболочка может быть образована обычным образом путем использования полимеров или т.п. Слой 14 намотан вокруг оболочки 12 и обеспечивает стойкость к внутреннему давлению,сопротивление гидростатическому смятию и раздавливанию. Слой 14 образован путем наматывания по спирали непрерывной металлической полосы,предпочтительно изготовленной из углеродистой стали, при этом соседние витки взаимно блокируют друг друга, для образования гибкого слоя, который обеспечивает значительную прочность в окружном направлении и прочность в осевом направлении. Слой 14 поставляется на рынок под товарным знаком . Комплект намотанных проволок расположен над слоем 14 и состоит из ряда проволок 16 а, спирально намотанных вокруг наружной поверхности слоя 14 для образования первого защитного слоя, работающего на растяжение, и из дополнительного ряда проволок 16, намотанных вокруг первого ряда проволок 16 а для образования второго слоя,работающего на растяжение и проходящего над первым слоем, работающим на растяжение. Проволоки 16 а и 16 имеют по существу круглое поперечное сечение и намотаны под относительно 14478 ние и намотаны под относительно большим углом свивки для обеспечения значительной прочности в окружном направлении и прочности в осевом направлении. Предпочтительно, если, по меньшей мере, часть проволок 16 а и 16 выполнена из углеродистой стали с анодным покрытием. Следует отметить, что слой 14 предотвращает расширение оболочки 12 в зазоры, образованные между проволоками 16 а и 16 слоев, работающих на растяжение. Один или более слоев изоляционной ленты 18 спирально намотаны вокруг комплекта 16 проволок. Изоляционная лента 18 может быть выполнена из пластика или металла и может быть армирована стеклом, металлом или более прочным пластиком. Хотя это и не показано на чертежах, следует понимать, что изоляционная лента 18 также может проходить между слоем 14 и комплектом 16 проволок и между рядами проволок 16 а и 16. Защитная наружная изоляционная оболочка 20 проходит над изоляционной лентой 18 и предпочтительно экструдирована над изоляционной лентой 18 обычным образом, при этом изоляционная лента обеспечивает гладкую поверхность для экструзии. Оболочка 20 является возможной, но необязательной, и требуется только тогда, когда изоляционная лента 18 не обеспечивает надлежащую защиту остальных элементов трубы 10. На фиг.2 изображена труба 10, которая аналогична трубе 10 на фиг. 1 и содержит некоторые элементы варианта осуществления на фиг. 1, которые имеют те же ссылочные номера. В варианте осуществления на фиг. 2 комплект 26 намотанных проволок расположен под слоем 14 и состоит из ряда проволок 26 а и 26, которые имеют по существу прямоугольное поперечное сечение. Проволоки 26 а спирально намотаны вокруг наружной части слоя 14 для образования первого слоя, работающего на растяжение, и проволоки 26 намотаны вокруг первого ряда проволок 26 а для образования второго слоя,работающего на растяжение и проходящего над первым слоем, работающим на растяжение. Прямоугольный профиль проволок 26 а и 26 может быть получен путем разматывания спирально намотанных проволок из бунта или т.п. и пропускания проволок через противолежащие ролики, которые обеспечивают расплющивание проволок до по существу прямоугольного поперечного сечения. Проволоки 26 а и 26 могут быть получены также тогда, когда удлиненный лист разматывают из рулона, и множество расположенных на определенном расстоянии друг от друга ножниц устанавливают на траектории перемещения листа для разделения листа на множество проволок. Ножницы устанавливают на определенном расстоянии друг от друга таким образом, чтобы получить множество проволок,имеющих прямоугольное поперечное сечение. Оба вышеописанных способа получения проволок позволяют избежать больших расходов, связанных с использованием прокатных станов специального назначения, в которых рулоны круглой углеродистой стали обрабатывают за счет неоднократных операций профилирования и термообработки. Кроме того, следует понимать, что в варианте осуществления на фиг. 2 намотанная изоляционная лента, идентичная слою изоляционной ленты, также может проходить между слоем 14 и комплектом 26 проволок и между рядами проволок 26 а и 26. Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления на фиг. 2, внутри оболочки 12 предусмотрен внутренний слой 28. Слой 28 предпочтительно образован множеством спирально намотанных, гофрированных и/или взаимно соединенных полос для обеспечения дополнительного сопротивления смятию и радиальному сдавливанию. Если добавлен слой 28, оболочку 12 получают путем экструзии над наружной поверхностью слоя 28. Следует особенно подчеркнуть, что как комплект 26 проволок, так и слой 28 могут быть включены в трубу 10 и/или 10, или один из этих элементов может быть включен без другого. На фиг. 3 А-3 С показаны альтернативные варианты осуществления слоя 14, которые можно использовать для трубы 10 и/или трубы 10. Как показано на фиг. 3 А, непрерывная металлическая полоса 30,предпочтительно изготовленная из углеродистой стали, спирально намотана вокруг соседнего внутреннего элемента (непоказанного). Показаны два соседних внутренних витка, обозначенные ссылочными номерами 30 а и 30, и показаны три соседних наружных витка,обозначенные соответственно ссылочными номерами 30 с, 30 и 30 е. Полосу 30 наматывают таким образом, что виток 30 перекрывает витки 30 а и 30, виток 30 с перекрывает виток 30 а и соседний с ним внутренний виток (непоказанный) и виток 30 с перекрывает виток 30 и соседний с ним внутренний виток (непоказанный), и т.д. Полосу 30 наматывают таким образом на всю длину труб 10 или 10, и следует понимать, что количество витков,расположенных на некотором расстоянии друг от друга в радиальном направлении, и, следовательно,толщина слоя, полученного таким образом, могут В соответствии с вариантом осуществления на изменяться. фиг. 3 В непрерывную металлическую полосу 34,предпочтительно изготовленную из углеродистой стали, спирально наматывают вокруг соседнего внутреннего элемента (непоказанного). Полосе 34 придают определенную форму любым известным способом для получения поперечного сечения,имеющего первую по существу горизонтальную внутреннюю часть 34 а, и вторую по существу горизонтальную часть 34, которая смещена на определенное расстояние радиально наружу от внутренней части 34 а, и изогнутую часть 34 с, проходящую между частями 34 а и 34. Полоса 34 предпочтительно изготовлена из углеродистой стали и спирально намотана вокруг соседнего внутреннего элемента (непоказанного). Полоса 34 намотана таким образом,что часть 34 перекрывает внутреннюю часть соседнего с ней витка, а часть 34 а перекрывается наружной частью соседнего с ней витка, чтобы тем самым достичь эффекта взаимного соединения. Полоса 34 намотана на всю длину труб 10 или 10, и следует понимать, что количество витков, располо 3 14478 женных на некотором расстоянии друг от друга в радиальном направлении и, следовательно, толщина слоя, полученного таким образом, могут изменяться. В соответствии с вариантом осуществления на фиг. 3 С непрерывную металлическую полосу 36,предпочтительно изготовленную из углеродистой стали, спирально наматывают вокруг соседнего внутреннего элемента (непоказанного). Полосе 38 придают определенную форму любым известным способом для получения поперечного сечения,имеющего выпуклую часть 38 а, проходящую от вогнутой части 38. Полоса 38 намотана таким образом, что выпуклая часть 38 а перекрывает вогнутую часть соседнего с ней витка, а вогнутая часть 38 перекрывается выпуклой частью соседнего с ней витка, чтобы тем самым достичь эффекта взаимного соединения. Полоса 38 намотана на всю длину труб 10 или 10, и следует понимать, что количество витков, расположенных на некотором расстоянии друг от друга в радиальном направлении и,следовательно, толщина слоя, полученного таким образом, могут изменяться. Варианты 1. В каждом из описанных выше вариантов осуществления могут быть предусмотрены дополнительные слои из проволок, работающие на растяжение, в дополнение к рядам проволок 16 а и 16 в трубе 16 и рядами проволок 26 а и 26 в трубе 10. 2. Слой 14 полосы из углеродистой стали может быть исключен из каждого из описанных выше вариантов осуществления, и в этом случае первый слой 16 а, работающий на растяжение, будет намотан непосредственно на оболочку 12. 3. Если полоса из углеродистой стали исключена, как рассмотрено в вышеприведенном абзаце 2,может быть предусмотрена возможная, но необязательная, намотанная изоляционная лента, аналогичная изоляционной ленте 18, которая будет проходить между оболочкой 12 и первым слоем 16 а, работающим на растяжение. 4. Соседние витки полосы, образующей слой 14,необязательно должны быть взаимно соединены. 5. В чрезвычайно агрессивных средах наружный слой, аналогичный слою 14, может быть размещен вокруг оболочки 20 для обеспечения дополнительной защиты в каждом из вариантов осуществления. Следует понимать, что термины, обозначающие пространственное расположение, такие, как под,над, между, наружный, внутренний и окружающий, приведены только в целях иллюстрации и не ограничивают конкретной ориентации или местоположения слоев, описанных выше. Поскольку другие модификации, изменения и замены предусмотрены в вышеприведенном описании, приложенную формулу изобретения следует трактовать в широком смысле и в соответствии с объемом изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Гибкая труба, содержащая трубчатый элемент,образующий продольный канал, одну металлическую полосу, непрерывно спирально намотанную вокруг трубчатого элемента, образующую радиально разнесенные, изготовленные за одно целое витки,причем полоса в своем поперечном сечении имеет постоянную толщину по всей ее длине и ширине и выпуклый участок, включающий первую изогнутую часть на краю полосы, и прямой участок, проходящий от первой изогнутой части до изогнутого участка полосы, и вогнутый участок, включающий вторую изогнутую часть на другом краю полосы, и прямой участок, проходящий от второй изогнутой части до изогнутого участка полосы, при этом выпуклый участок и вогнутый участок выполнены за одно целое, отличающаяся тем, что выпуклый участок каждого витка полосы перекрывает вогнутый участок одного соседнего витка и вогнутый участок каждого витка перекрывается выпуклым участком другого соседнего витка, который связан с одним соседним витком для взаимного соединения витков,первый слой проволок намотан вокруг наружной части металлической полосы, а наружная изоляционная оболочка расположена над металлической полосой и слоем проволок. 2. Труба по п.1, отличающаяся тем, что содержит дополнительный слой проволок, намотанный вокруг первого слоя проволок. 3. Труба по п.1 или 2, отличающаяся тем, что каждая из проволок имеет по существу круглое поперечное сечение. 4. Труба по п.1 или 2, отличающаяся тем, что каждая из проволок имеет по существу прямоугольное поперечное сечение. 5. Труба по п.2, отличающаяся тем, что дополнительно содержит слой изоляционной ленты, намотанный вокруг, по меньшей мере, одного слоя проволок. 6. Труба по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит внутренний слой, размещенный внутри трубчатого элемента в виде множества спирально намотанных металлических полос для обеспечения сопротивления смятию и радиальному сдавливанию. 7. Труба по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит, по меньшей мере, один слой изоляционной ленты, намотанный вокруг металлической полосы и размещенный между металлической полосой и слоем проволок. 8. Гибкая труба, содержащая трубчатый элемент,образующий продольный канал, металлическую полосу, непрерывно спирально намотанную вокруг трубчатого элемента, образующую радиально разнесенные, изготовленные за одно целое витки, причем полоса имеет постоянную толщину по всей ее длине и ширине и поперечное сечение, имеющее вогнутый участок и выпуклый участок, проходящий от вогнутого участка, при этом выпуклый участок и вогнутый участок выполнены за одно целое, отличающаяся тем, что выпуклый участок перекрывает вогнутый участок соседнего с ним витка, и вогнутый участок перекрывается выпуклым участком 14478 соседнего с ним витка, который связан с одним соседним витком для взаимного соединения витков, а наружная изоляционная оболочка расположена над спирально намотанной металлической полосой. 9. Труба по п. 8, отличающаяся тем, что дополнительно содержит, по меньшей мере, один слой проволок вокруг спирально намотанной металлической полосы. 10. Труба по п. 9, отличающаяся тем, что дополнительно содержит слой изоляционной ленты,намотанной вокруг, по меньшей мере, одного слоя проволок. 11. Труба по п. 8, отличающаяся тем, что дополнительно содержит внутренний слой, размещенный внутри трубчатого элемента в виде множества спирально намотанных металлических полос для обеспечения сопротивления смятию и радиальному сдавливанию. 12. Труба по п. 9, отличающаяся тем, что дополнительно содержит, по меньшей мере, один слой изоляционной ленты на металлической полосе перед выполнением, по меньшей мере, одного слоя проволок. 13. Гибкая труба, содержащая трубчатый элемент, образующий продольный канал, металлическую полосу, непрерывно спирально намотанную вокруг трубчатого элемента, образующую радиально разнесенные, изготовленные за одно целое витки,причем полоса имеет постоянную толщину по всей ее длине и ширине и поперечное сечение, имеющее первый по существу горизонтальный внутренний участок, и второй по существу горизонтальный участок, радиально расположенный наружу от первого внутреннего участка, и изогнутую часть, проходя щую между первым и вторым участками, при этом второй участок выполнен за одно целое с первым участком и изогнутой частью, отличающаяся тем,что второй участок каждого витка полосы перекрывает внутренний участок соседнего с ним витка и первый участок перекрывается наружным участком соседнего с ним витка, который связан с одним соседним витком для взаимного соединения витков, а наружная изоляционная оболочка расположена над спирально намотанной металлической полосой. 14. Труба по п.13, отличающаяся тем, что дополнительно содержит, по меньшей мере, один слой проволок вокруг спирально намотанной металлической полосы. 15. Труба по п. 14, отличающаяся тем, что дополнительно содержит слой изоляционной ленты,намотанной вокруг, по меньшей мере, одного слоя проволок. 16. Труба по п. 13, отличающаяся тем, что дополнительно содержит внутренний слой, размещенный внутри трубчатого элемента в виде множества спирально намотанных металлических полос для обеспечения сопротивления смятию и радиальному сдавливанию. 17. Труба по п. 14, отличающаяся тем, что дополнительно содержит, по меньшей мере, один слой изоляционной ленты на металлической полосе перед выполнением, по меньшей мере, одного слоя проволок. 18. Труба по п. 13, отличающаяся тем, что первый и второй краевые участки и промежуточный участок выполнены изогнутыми.