至管I。
[0031]在图3中，显示了沿着图1中的线A-A的热塑性管的截面图。在冷却时，管I具有较小的直径31。一旦温热至环境温度(例如，接近72° F)，管的直径32由于热膨胀而扩大。随着管膨胀，带10的拉紧纤维15嵌入到管I中。一旦带10和管I冷却至产生均匀或整体结合的环境温度，纤维15牢固地嵌入至管I中。通过纤维15强化管1，并且轻量的薄壁管现在可以承受高压和其它因素。
[0032]如图4所示，为了进一步强化，可以将纤维带18的第二层以与带10的第一层相反的方向施加于管25 (产生交叉图案)。为了另外的强化，可以向管I添加纤维带的附加层。而且，在一种实施方式中，管25的两端均通过施加另外的纤维带19而强化。垂直于管25的中心轴贴合地和牢固地缠绕带19。在一种实施方式中，围绕管25紧紧缠绕带19若干次，产生长度为约4至8ft.的管25端部的强化区。
[0033]接下来，可以将UV保护和耐磨损性膜施加于管I。在商品名V-Max(TM)下由德克萨斯州Houston的Valeron制造了一种这样的膜。如图5所示，通常在环境温度(例如，大约72° F)和干燥的环境(在一种实施方式中，相对湿度是大约30)，将UV保护/耐磨损性膜48以类似的理发店旋转杆模式施加于第二层纤维带18和强化末端带19(未显示)上。然而，与带10 (在以举例说明为目的的图3中显示，但是一般来说会被第二层18所覆盖)的第一层和第二层纤维带18的方向类似，将UV/耐磨损性膜48以与第二带18相对的方向(在第二层18和UV/耐磨损性带48之间产生交叉图案)施加于管40上。使用热源(未显示)以使膜48结合至管40的纤维带18。在一种实施方式中，膜48具有12英寸的宽度。
[0034]新的管40通常是30英尺的长度。因此，在一种实施方式中，使用联接器以连接管40的各节段，以产生管道系统。静电恪合联接器(electrostatic fus1n coupler)30在图6中显示。一种示例性的联接器由Georgia的Integrity Fus1n Products, Inc.制造。联接器30具有允许各种管40连接的内径尺寸。联接器30具有内部接触区35，其中，管的外表面接触并且结合联接器30的内表面。提供电端口 38以允许电线进入接触区35。
[0035]图7示出了联接器30的内部加热元件。在产生接触区35的联接器30的内表面之内缠绕加热元件60。在将电流施加于元件60时，产生的热将联接器30熔合至管40。
[0036]由于用带10和18以及UV保护/耐磨损性膜48强化了带40，管、带和膜可以没有有效地与联接器30的内表面联结。
[0037]图8示出了根据本发明的强化管70的透视图。强化管70的端部包括暴露区20，其中，已经去除了纤维带10、18 (未显示)和UV保护/耐磨损性膜48。暴露区20是原始的薄壁式HDPE管。在一种实施方式中，暴露区是约47/8英寸的长度。可以以很多方式进行在暴露区20中带10、18和膜48的去除。在一种实施方式中，使用机械刮削器从管70中刮削带10、18和膜48。
[0038]图9示出了由根据本发明的联接器连接的两个管的侧视图。在联接器30中插入管70和70”。电端口 38允许加热金属丝(未显示)缠绕至联接器30的内表面。管70和70”外表面的暴露区20和20”分别和联接器30的加热表面接触。当施加电流至丝时，管70和70”的表面与联接器30的内表面结合，联接器30将管70和70”有效地连接在一起用于流体运输。因为管70和70”包括强化端72和72”，在一种实施方式中，联接器30的端部包括沿着联接器的边缘(IiP)的倾斜端80a，以允许强化端72和72”贴合地组装抵靠联接器30。在一种实施方式中，倾斜的角与水平线成大约22度。
[0039]其它耦联装置可以与管一起使用。在另一种实施方式中，可再使用的两节段EF联接器可以用于联结强化热塑性管。因此，薄壁热塑性管可以重复使用，无需从联接器切除管。不缩短管的长度，因而允许管另外再使用。
[0040]管70是可重复利用的。通常管70的原始长度是30英尺长。为了重复使用管70并且取决于联接器的类型，从联接器30切割管。为了在另一个地点进一步耦联管70，从切割管的端部刮削带10、18和48以再次产生暴露区。可以在该场所进行来自管的70外表面端的带的刮削，从而使得能够快速转变和再使用。考虑到薄壁热塑性管以及轻量带和膜的总体轻重量，运输成本降低。在一种实施方式中，新的管道系统具有小于1281bs./30英尺的重量密度。新系统的应用可以包括在压裂操作期间的水运输、从油和气体场所排废水、或在紧急情况期间临时供水或排废水。
[0041]例如，在一种实施方式中，具有10.5”内径(ID)/11”外径的薄壁式HDPE管和200PSI与1.5SF的新管道系统可以运输150bbls/分钟。而且，与常规管道系统相比，新管的修理和再使用可以是低成本的。可以在地面上使用新系统，而无需常规支撑块或背驮式(piggy back)结构的其它支持平台。用于新管道系统布置的区域的清扫可以是不需要的。在森林或其它带有障碍的高密集区可以使用柔性的管道系统。由于管由HDPE材料制成，降低了偷盗的威胁(与金属管相比)。
[0042]图10是确定制造根据本发明的强化热塑性管的示例性方法的步骤的流程图。在第1000步，冷却HDPE管。在一种实施方式中，总管的外表面的温度为大约40° F。在第1002步，在环境温度，围绕冷却的管的外表面缠绕HDPE连续和拉紧的纤维带。在第1004步，将带和管温热至375至450° F的表面温度。在第1006步，当温热带和管时，由于管的热膨胀和缠绕纤维的拉紧特征，带中的纤维嵌入管中。在第1008步，当带和管冷却时，发生均匀的结合。在第1010步，围绕第一带以相反方向缠绕第二 HDPE连续和拉紧的纤维带。在第1012步，将热量施加于第二带并且当冷却时，第二带均匀结合至第一带。在一种实施方式中，加热第二带的表面至大约375至450° F。在第1014步，以与第二带相反的方向围绕第二带缠绕UV保护/耐磨损性膜。在第1016步，加热膜，并且在冷却时，膜与第二带结合。
[0043]本发明的上述公开和描述是说明性的及解释性的，并且可以对示出的装置和系统、和构造以及操作方法的细节进行各种改变，而没有背离本发明的精神。
【主权项】
1.一种制造用于运输流体的强化管系统的方法，包括: 冷却高密度聚乙烯管； 在所述管的表面上缠绕纤维带，所述带具有连续拉紧的纤维； 使用第一热源将所述纤维带的端部固定至所述管的端部； 使用第二热源温热所述带和管； 随着所述管被温热，拉紧的纤维嵌入所述管中；以及 随着所述带和管到达热平衡，所述带结合至所述管。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，薄壁式管具有小于0.25英寸的厚度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述纤维带包括连续的单向纤维玻璃纤维。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述纤维带是聚乙烯带。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一热源是铁。
6.根据权利要求4所述的方法，进一步包括在第一纤维带的表面上缠绕第二纤维带的步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一纤维带和第二纤维带由聚乙烯材料组成。
8.根据权利要求6所述的方法，进一步包括在所述第二纤维带的表面上缠绕膜的步骤。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述膜是UV保护膜。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述膜是耐磨损性膜。
11.一种强化管道系统，包括: 薄壁式聚乙烯管， 嵌入并遍及所述管延伸的连续和拉紧的纤维；以及 围绕所述管的表面缠绕的聚乙烯带。
12.根据权利要求11所述的强化管道系统，进一步包括围绕所述聚乙烯带的表面缠绕的第二聚乙烯带。
13.根据权利要求12所述的强化管道系统，进一步包括围绕所述第二聚乙烯带的表面缠绕的膜。
14.根据权利要求13所述的强化管道系统，其中，所述管具有小于.25英寸的厚度。
15.根据权利要求14所述的强化管道系统，其中，所述膜是UV耐受性膜。
16.根据权利要求15所述的强化管道系统，其中，所述纤维是纤维玻璃纤维。
17.根据权利要求15所述的强化管道系统，其中，所述纤维是碳纤维。
18.根据权利要求16所述的强化管道系统，所述聚乙烯带以第一方向定位在所述管的表面上，并且所述第二聚乙烯带以第二方向定位在所述第一聚乙烯带的表面上。
19.一种强化管道系统，包括: 用于运输流体的薄壁式聚乙烯装置， 嵌入并遍及所述聚乙烯装置延伸的连续和拉紧的装置。
20.根据权利要求19所述的强化管道系统，进一步包括用于保护所述薄壁式聚乙烯装置免受UV辐射的装置。
【专利摘要】一种使用热塑性管和使纤维嵌入管表面的“带”(连续纤维，在与管类似的热塑性塑料中充分润湿)制造管的方法。在一种实施方式中，在干燥环境中(相对湿度低于30)围绕冰冷管紧紧缠绕环境温度(72°F)带。使用外部热源加热管的整个长度使得热塑性塑料熔化和管由于热膨胀而膨胀。由于纤维具有比管的热膨胀更少的拉伸，因而纤维将嵌入管的熔化层中。
【IPC分类】F16L11-08
【公开号】CN104685280
【申请号】CN201380032758
【发明人】克勒斯托弗·林恩·泰勒
【申请人】复合流体传输有限责任公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2013年4月18日
【公告号】CA2870953A1, US20130276932, WO2013158885A1