[发明专利]管道的增材制造

说明书

本发明公开了一种管道的增材制造。一降低机构，被配置用于与平台相连接，并用于通过所述平台中的开口降低一管道。一挤出头，被配置用于接收材料并通过喷嘴选择性地挤出所述材料。一架台，被连接到所述挤出头，并且被配置用于将所述挤出头移动到指定位置。一控制器，被连接到所述架台，并且被配置用于引导所述架台以根据管道数据移动所述挤出头，所述管道数据识别管道的几何结构。一稳定机构，被配置用于在挤出材料的过程中将所述管道保持在所需的位置。

相关申请

本申请要求于2014年11月13日提交的名称为“管道的增材制造”的临时专利申请NO.62/079,187的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明一般涉及管道制造，且特别涉及管道的增材制造。

背景技术

作为电能的可再生能源，海洋热能转换(OTEC)得到了越来越多的关注。OTEC使用海洋的自然热梯度来发电。在温暖的地表水和寒冷的深水的地理区域里，可以利用温差来驱动蒸汽循环，其会转动涡轮并生成动力。温暖表面海水穿过热交换器，蒸发低沸点工质以驱动涡轮发电机，从而生成电力。

不幸的是，OTEC方面的挑战为对冷水管(CWP)的需求，所述冷水管必须能够将大量的水从海洋深处吸到海平面上。

在OTEC中使用的CWP非常长，并且具有巨大的直径。例如，CWP的直径可为4米(m)，长度可达1000米以上。常规的CWP是就地建造的，通过将较小的管段连接在一起以形成所需长度的CWP，或者通过在深水位置模制管的各段并在模制时将它们组装。常规的CWP建造技术存在诸多问题，包括：建造这样一种管道所需的时间，以及模制管的各段所需的空间。这些问题本身就会使OTEC的许多其它合适的应用不可行。因此，避免这些问题的CWP制造技术将是有益的。

发明内容

本发明涉及使用增材制造的用于生产管道的机构。这些实施方式有助于就地垂直生成比较长的具有比较大的直径的管道。在一些实施方式里，管道的内径可以超过4米(m)，并且该管道具有大于1000米的长度。在其它特性中，所述实施方式大大减少了在海洋热能转换(OTEC)系统中安装冷水管(CWP)所需的时间。

在一个实施方式里，提供了一种系统。所述系统包括一降低机构，被配置用于与平台相连接并用于通过该平台的开口降低管道组件。所述系统还包括一挤出头，被配置用于接收材料并用于通过喷嘴选择性挤出所述材料。一架台，被连接到所述挤出头，并且被配置用于将所述挤出头移动到指定位置。一控制器，被连接到所述架台，并且被配置用于控制所述架台以根据管道数据移动所述挤出头，所述管道数据识别管道组件的几何结构。一稳定机构，被配置用于将管道组件保持在所需的位置。

在一个实施方式里，所述降低机构包含有包括相应缆绳的多个绞盘，其中每条缆绳被配置用于连接到所述管道组件。在一个实施方式里，所述管道组件可包括材料环，如配重块，在其上生成管道壁。

在一个实施方式里，所述材料包含高密度聚乙烯。

在一个实施方式里，所述控制器被配置用于引导所述挤出头生成所述管道组件的管道壁，作为蜂窝结构。所述蜂窝结构的特征在于空隙与材料之比。在一个实施方式里，所述空隙与材料之比沿着管道壁的纵向长度而变化。

在一个实施方式里，所述控制器连接至所述降低机构，并且被进一步配置用于选择性地发信号给所述降低机构以进入暂停模式或进入降低模式。在一个实施方式里，所述控制器被进一步配置用于发信号给所述架台以使得所述挤出头围绕所述管道组件的一末端移动，发信号给所述挤出头以将一层材料挤出到所述管道组件的所述末端的顶部边缘，并且，在该层材料被挤出到所述管道组件的所述末端的顶部边缘之后，发信号给所述降低机构以进入降低模式，以将所述管道组件降低一预定距离。