[发明专利]用于海底应用的脐带

说明书

本申请涉及于2011年4月12日提交的题为“UMBILICAL FOR USE IN SUBSEA APPLICATIONS”的美国临时专利申请序列号61/474,467，其以引用方式并入本文。

背景技术

脐带常用于在海面和位于海床的设备之间的流体和/或电信号的传输。这种脐带一般包括一个或多个管道和收集成捆的导电体/导线、至少部分排布在管道和导电体/导线周围和之间的填料材料和封闭管道、导电体/导线和填料材料的保护套。为了帮助加强这种脐带，已经做出将拉挤碳纤维棒用作单独的负载承载元件的尝试。在例如Ju等人的美国专利号7,798,234和Figenschou等人的美国专利号7,754,966中更详细地描述了示例性脐带设计，出于所有目的，所述美国专利号7,798,234和7,754,966的全部内容以引用方式并入本文。然而这种棒的显著的问题是它们依赖热固性树脂(如乙烯基酯)以帮助达到希望的强度特性。在制造过程中难以使用热固性树脂并且热固性树脂不拥有优良的用于与其它材料形成层的结合特征。

因此，当前存在对包含由热塑性材料形成的拉挤纤维棒，并且还依然能够达到希望的强度和耐用性的脐带的需要。

本发明综述

依据本发明的一个实施方案，公开了用于海底应用的脐带。脐带包含多个沿纵向方向延伸的脐带元件、至少一个增强棒和封装脐带元件和增强棒的外护套。棒具有包含多个热塑性浸渍粗纱的芯，所述热塑性浸渍粗纱包含沿纵向方向取向的连续纤维和纤维嵌入的热塑性基体。连续纤维构成约25wt.%-约80wt.%的芯并且热塑性基体构成约20wt.%-约75wt.%的芯。

以下更详细地展示本发明的其它特征和方面。

附图说明

本发明的完整和可行的公开内容，包括对本领域技术人员来说的最佳模式，更具体地展示在说明书的剩余部分中，包括参照附图，其中：

图1为可以与本发明脐带的一个实施方案结合使用的系统；

图2为本发明脐带的一个实施方案的剖面图；

图3为本发明脐带的另一个实施方案的剖面图；

图4为本发明脐带的又一个实施方案的剖面图；

图5为用于在本发明中使用的固结条带的一个实施方案的透视图；

图6为用于在本发明中使用的固结条带的另一个实施方案的剖面图；

图7为用于在本发明中使用的浸渍系统的一个实施方案的示意图；

图8为图7中显示的浸渍模具的剖面图；

图9为用于可以在本发明中采用的浸渍模具的歧管组件和栅级(gate)通道的一个实施方案的分解图；

图10为可以在本发明中采用的至少部分定义浸渍区的板的一个实施方案的透视图；

图11为可以在本发明中采用的拉挤系统的一个实施方案的示意图；

图12为可以依据本发明形成的连续纤维增强热塑性棒的一个实施方案的透视图；

图13为可以依据本发明采用的多种校准模具的一个实施方案的顶部剖面图；

图14为可以依据本发明采用的校准模具的一个实施方案的侧面剖面图；

图15为可以依据本发明采用的校准模具的一个实施方案的一部分的正视图；和

图16为可以依据本发明采用的成型辊的一个实施方案的正视图。

本发明说明书和附图中重复使用附图标记特征意图表示与本发明相同或类似的特征和要素。

代表性实施方案的具体说明

本领域技术人员将理解本讨论仅是示例性实施方案的描述，并且不打算作为对本发明更宽泛方面的限制。

一般而言，本发明涉及用于转移流体和/或电流/信号，特别是在海表面和部署在海床上(如在深水中)的仪器之间转移的脐带。脐带包含封装在外护套(如塑料护套)内的多个细长的脐带元件(如2个或更多)，例如通道元件、流体管道、导电体/导线(如光纤电缆)、铠装导线(armoring wire)等。脐带也包含至少一个由热塑性聚合物基体内嵌入的多个单向对齐纤维粗纱形成的增强棒。本发明人已经发现可以通过浸渍过程上的选择性控制，并且也通过对在棒的形成和成形过程中施加至粗纱的压制程度上的控制，以及最终的棒几何外形的校准，显著地改进由热塑性聚合物基体浸渍粗纱的程度。这种充分浸渍的棒具有非常小的空隙度，其带来用于增强脐带元件的优秀强度特性。