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KR20150088274A - 가요성 파이프 및 가요성 파이프용 커플링 - Google Patents

가요성 파이프 및 가요성 파이프용 커플링 Download PDF

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KR20150088274A
KR20150088274A KR1020157015826A KR20157015826A KR20150088274A KR 20150088274 A KR20150088274 A KR 20150088274A KR 1020157015826 A KR1020157015826 A KR 1020157015826A KR 20157015826 A KR20157015826 A KR 20157015826A KR 20150088274 A KR20150088274 A KR 20150088274A
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KR
South Korea
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pipe
hose
synthetic polymer
flexible pipe
sealing
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KR1020157015826A
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Inventor
브루노 제스페어트
Original Assignee
맨토레이 이노베이션스 리미티드
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    • B29C66/8266—Pressure application arrangements, e.g. transmission or actuating mechanisms for joining tools or clamps without using a separate pressure application tool, e.g. the own weight of the parts to be joined using fluid pressure directly acting on the parts to be joined
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Abstract

본 발명은 탄성중합체 또는 합성 중합체 가요성 파이프 또는 호스와 금속 커플링 부재(13') 사이의 밀봉식 연결의 구조에 관한 것이다. 커플링 부재는 가요성 파이프 또는 호스의 자유 단부에서 아머 층(9')을 둘러싼다. 밀봉 영역(3')은 밀봉 재료(23)가 도입되는 파이프 커플링(13')의 오목부에 의해 형성된다. 가요성 파이프 또는 호스의 내부 라이너 층(1')은 밀봉 재료에 접합되는 밀봉 영역(3') 내로 연장할 수 있다. 밀봉 재료(23) 및 내부 라이너 층(1')은 각각 반결정성 열가소성 재료로 구성될 수 있다. 게다가, 보강 재료(2')가 내부 라이너 층(1')에 제공된다.

Description

가요성 파이프 및 가요성 파이프용 커플링 {FLEXIBLE PIPE AND COUPLING THEREFOR}
본 발명은 고압 또는 고압/고온 적용분야들을 위한 가요성 파이프 또는 호스, 특히 배타적인 것은 아니지만, 파이프 또는 호스와 금속 커플링 부재 사이에서의 밀봉 연결의 구조에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에서, 보강 수단이 가요성 파이프 또는 호스의 내부 라이너 내에 포함된다. 본 발명의 가요성 파이프 또는 호스는, 주로 탄화수소 액체들 또는 가스들 및/또는 물의 수송에 적합하도록 의도된다. 또한, 전술된 특징들을 갖는 가요성 파이프 또는 호스를 제조하는 방법들이 개시된다. 용어 "파이프" 및 "호스"가 본 개시물 도처에서 일반적으로 동의어로 사용되지만, 파이프는 문맥이 허용하는 경우, 호스보다는 비교적 덜 가요적인 것으로 이해될 수 있다.
가요성 파이프들 또는 호스들은 주로 유체들 및 가스들의 수송을 위한 오일 및 가스 탐사(exploration) 분야들에서 육상(onshore) 및 해상(offshore) 적용분야들 양자 모두에 사용된다. 용어 "가요성"은 실질적으로 강성 구조물들, 이를테면 강관(steel pipe)들을 배제하는 것으로 이해된다. 가요성 파이프들 또는 호스들은 전형적으로, 해저 기반 정두(seabed based wellhead)로부터 부상식 플랫폼(floating platform) 또는 처리 설비까지 가압된 고온 원유(crude oil) 및 가스를 수송하는데 사용된다. 그러나, 가요성 파이프들 또는 호스들은 생산 출력을 향상시키거나 유지하는 것을 목적으로 하는 광범위한 주입 또는 서비스 유체들을 운반하는데에도 마찬가지로 적합하다. 따라서, 가요성 파이프들 또는 호스들은 내부 및 외부 압력 및 온도의 광범위한 편차들에 노출된다.
통상적인 파이프 또는 호스 압력 및 온도 정격(rating)들은 예컨대, 명칭이 "Drilling and Well Servicing Equipment"인 American Petroleum Institute (API) standard 7K - 5판, June 2010(패러그래프 9.6.1, 9.6.3.1 및 표 9 참조)에 개시된다. 가요성 파이프들 또는 호스들(전형적으로 3" 그리고 그 초과의 직경)이 받게되는 압력 및/또는 온도 조건들에 대한 추가 안내는, API standards, 16C, OCIMF, 17J 및 17K(표 3.4.1, 3.4.2, 3.4.3 및 3.5.2.1 참조)에서 발견될 수 있다. 적당한 직경 호스들에서, 압력 정격은 전형적으로 수백 바(bar)(예컨대, 대략 10 내지 100 MPa 초과 정도)일 것이며, 호스 직경이 증가함에 따라 감소할 것이다. 가요성 파이프들 또는 호스들은 적용에 따라 대략 -40℃ 내지 +132℃의 전형적인 온도 조건들을 견딜 수 있어야만 한다.
가요성 파이프들은 2 개의 카테고리들; 접합식 및 비접합식으로 나뉠 수 있다. 비접합식 가요성 파이프들은, 전형적으로 다수의 금속 아머 층들 및 중합체 내마모/내마찰 층들을 포함하며, 이에 의해 2 이상의 인접한 층들 사이에서 어느 정도의 상대적인 미끄러짐(slippage)이 가능하다. 하나의 층이 다른 층 내에 매립될지라도, 비접합식 특징들은 예컨대, 그를 둘러싸는 중합체 기지(matrix)의 강 코드 보강 층의 단순한 풀아웃 테스트에 의해서 증명될 수 있다. 이러한 테스트는 "Standard Test Method for Rubber Property-Adhesion to Steel Cord"의 개정판(adapted version)(ASTMD 2229-85)에 기초한다.
접합식 파이프들(이는 비접합식 파이프들과 유사한 적용분야 범위를 위해서 보편적으로 사용됨)은 인접한 층들 사이의 임의의 미끄러짐을 차단한다. 접합식 파이프들은, 때때로 기저(underlying) 금속 카커스(carcass)에 압출되거나 접합되며 아머 층에 의해 둘러싸이는 내부 탄성 중합체 또는 열가소성 플라스틱 라이너 파이프를 사용한다. 전체 파이프는 하기에 주목되는 바와 같이 열가소성 플라스틱 내부 라이너 층의 포함 가능성과 함께, 접합식 금속 케이블 또는 와이어(황동 도금되거나 이온도금됨) 및 탄성 중합체 층들의 복합재인 것으로 고려될 수 있다. 접합식 파이프들은 이 파이프들이 파이프들의 최내 층들에서의 블리스터링 현상(blistering phenomenon)을 유발할 수 있는 급속한 가스 감압(gas decompression) 이벤트들을 견딜 수 있는지를 확실하게 하기 위해서 시험된다. 접합식 가요성 파이프 유형들은 가요성 라이저(riser)들, 로딩(loading) 호스들 또는 탐사용 호스들(로터리 호스들, 쵸크 앤 킬(choke & kill) 호스들, 머드 및 시멘트 호스들)로서 사용될 수 있다.
액체 및 가스 침투 손실들을 회피하기 위해서, 열가소성 플라스틱 파이프(또는 열가소성 플라스틱 내부 라이너를 갖는 파이프)가 그의 전체 밀봉 능력을 향상시키기 위해서 종종 사용된다. 그러나, 일부 유체들 또는 가스들은 특히 더 높은 온도들에서 매우 침식성(aggressive)이 있을 수 있으며, 소정의 중합체들 또는 플라스틱 라이너들의 급속한 저급화를 유발할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서, 교차결합 폴리에틸렌(PEX), 폴리아미드 11/12(PA11/PA12), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(ETFE), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 또는 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)과 같은 화학적으로 보다 불활성인 중합체 유형들을 파이프 및/또는 그의 내부 라이너(만약 있다면) 내에 사용하는 것이 공지되어 있다. 이러한 엔지니어링 중합체들이 온도 내성(temperature resistance), 황화물 부식 저항(sour corrosion resistance), 크랙 방지 거동(anti-cracking behavior), 낮은 가스/액체 투과성(permeability) 등의 관점에서 많은 이점들을 제공하지만, 이 중합체들은 호스 커플링(즉, 파이프 대 파이프 또는 파이프 대 단부 피팅 연결)에 의해 양호한 품질의 시일을 확보하는데 덜 효과적인 것으로 공지되어 있다. 이러한 라이너들은 종종 내부 (스테인리스 강) 카커스에 의해 보강된다.
파이프, 또는 그의 내부 라이너와 커플링(즉, 파이프 대 파이프 또는 파이프 대 단부 피팅 연결) 사이의 신뢰가능한 시일을 보장하기 위해서, 모든 "누출 경로(leakage path)들"이 제거되어야 한다. 누출 경로는, 가압된 유체 또는 가스가 더 낮은 압력 상태와 같아지는 것을 허용하는 임의의 경로이다. 직물들, 에어 포켓들, 아머링 케이블들 또는 파이프 구조물 내에서 인접한 층들 또는 재료들 사이의 임의의 연속적인 접합 파손부(bonding failure) 모두가, 가요성 파이프의 블리스터링 및 궁극적으로 파손을 유도하는 국부적인 가스/액체 축적물(accumulation)들을 유발하는 이러한 "누출 경로"를 발생시킬 수 있다. 안정적이며 효과적인 시일이 고압, 고온 접합식 파이프들을 위한 기본적인 안전 요건이다. 본 발명자가 알고 있는 한, 접합된 호스들의 모든 제조자들은 지금까지는 탄성 중합체를 기반으로 하는 밀봉 화합물, 예컨대 GB 2329439B (Antal 등)에 개시된 바와 같은 것을 사용해 왔다.
탄성 중합체들은 비금속 중합체 재료들 중 가장 가요적이며 변형가능하고 탄성인 3 개의 클래스들을 구성한다. 모든 탄성 중합체들의 거동 특성은, 이 탄성 중합체들이 본질적으로 가스들 및 증기들을 투과시킬 수 있다는 것이다. 고온/고압 적용분야들을 위한 가요성 파이프 내에 사용될 때, 탄성 중합체 구조 내에서 미세 기공(microvoid)들 내로의 유용성(油溶性) 가스(dissolved gas)들의 전달은, 급속한 감압 이벤트 중 파이프가 파단되는 경향을 더 크게 하며, 즉 이에 의해 파이프의 외부 압력이 손실될 때 미세 기공들 내에서 기포들을 형성한다. 이러한 유형의 파이프 파손은, "폭발적 감압(explosive decompression)"으로서 공지되며, 파이프 시일 및/또는 라이닝의 치명적인 파손을 유발한다.
"폭발적 감압"의 경우들을 최소화하려는 시도로, 고온/고압 적용분야들을 위한 가요성 파이프들은 전형적으로 액체/가스 투과의 경향을 감소시키기 위해서 내부 열가소성 플라스틱 라이너를 사용하며; 블리스터링의 경향을 감소시키기 위해서 열가소성 플라스틱 라이너 내측에 반경 방향으로 위치된 내부 스트립-감김식 강 카커스(inner strip-wound steel carcass)를 적용한다. 이러한 예방 조치들이 일반적으로 파이프의 길이를 따라 효과적이지만, 파이프와 파이프의 커플링 사이의 밀봉식 연결부(즉, 파이프-대-파이프 또는 파이프-대-단부-피팅 연결부)는 밀봉 응력들의 주체를 유지하는 영역이다. 이러한 응력들은 기계적으로 인가되는 압축 및/또는 밀봉되는 유체의 정수압(hydrostatic pressure)으로부터 발생하는 압축으로부터 발생한다.
이들의 기능적 특성들의 관점에서, 탄성 중합체들은 연질이며, 실질적으로 탄성이 있고, 실질적으로 비압축성이다(incompressible). 이러한 특징들은, 탄성 중합체를 파이프 및 파이프의 커플링의 계면(interface)에서 주된 시일들로서 사용하기에 적합하게 한다. 탄성 중합체들의 고유의 비압축성(incompressibility)은, 탄성 중합체 재료가 아주 억지로 집어 넣어질 때, 높은 응력들에 저항할 수 있고 높은 압력들을 수용할 수 있음을 의미한다. 이에 따라, 탄성 중합체 시일들이 고온/고압 적용분야들을 위해 자동적으로 선택된다. 그럼에도 불구하고, 탄성 중합체 파손 또는 열화의 수개의 모드들이 또한 명칭이 "Elastomers for fluid containment in offshore oil and gas production: Guidelines and review"인 the Health & Safety Executive Report No. 320 (2005)(ISBN 0 7176 2969 4)의 표 1 및 표 2에서 요약된 바와 같이, 적절하게 문서화되어 있다. 표 1에서, "급속한 가스 감압 또는 폭발식 감압(ED)"의 파손 모드가 다음과 같이 설명된다: "고압 조건들 하에서 탄성 중합체에 용해된 가스가 용액으로부터 나와서 외부 압력이 손실될 때 재료에서 기포들을 형성한다". 기포들은 재료(예컨대, 시일들)의 또는 계면(예컨대, 라이너와 호스에서 인접한 층 사이)의 파단을 유발하기에 충분할 정도로 성장할 수 있다.
탄성 중합체 파손 또는 저하의 공지된 모드들(그중 단지 하나만이 위에서 설명됨)의 관점에서, 상기 중 단지 하나가 설명되고, 본 발명자는 현재의 밀봉 성능에 관한 인지가능한 개선을 제공하면서 전체적인 파이프 구조를 단순화하는 대안의 가요성 파이프 배열체들 및 제조 방법들에 대한 요구가 존재하는 것으로 결론지었다. 특히, 더 긴 주기에 걸쳐서 적대적인 조건들을 견디기 위해서 가요성 파이프 또는 호스 및 임의의 연관된 커플링의 성능의 관점에서의 추가의 개선들이 크게 요망될 것이다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 합성 중합체 가요성 파이프가 제공되며, 이 파이프는,
(i) 가요성 파이프의 단부를 에워싸는 아머 층;
(ii) 파이프의 단부에 배치되어 아머 층을 에워싸는 파이프 커플링;
(iii) 파이프 커플링의 오목부에 의해 형성되는 밀봉 영역; 및
(iv) 밀봉 영역에 배치된 밀봉 재료를 포함하며,
상기 파이프 단부는 밀봉 영역 내로 연장하며 밀봉 재료에 접합되는, 합성 중합체 가요성 파이프에 있어서, 상기 밀봉 재료는 비탄성중합체(non-elastomeric)이며, 밀봉 재료 및 가요성 파이프 양자 모두는 열가소성 플라스틱들 및 열경화성플라스틱들을 포함하는 그룹으로부터 선택된 동일한 등급의 합성 중합체를 포함한다.
선택적으로, 가요성 파이프 및 밀봉 재료 각각은 반결정성 열가소성 플라스틱 재료를 포함한다.
일 실시예에서, 밀봉 재료는 주입가능한 유체 또는 용융된 합성 중합체로서 제공된다.
대안의 실시예에서, 밀봉 재료는 솔리드 용융성 시일로서 제공된다.
선택적으로, 솔리드 용융성 시일은, 섬유들, 조립자(coarse grain)들, 칩(chip)들 또는 미세 분말(fine powder)을 포함하는 하나 또는 그 초과의 그룹으로부터 선택된 금속 입자들을 포함한다.
선택적으로, 상이한 크기들의 금속 입자들이 솔리드 용융성 시일 도처에 분배된다.
선택적으로, 상기 가요성 파이프의 내부 라이너 층만이 밀봉 영역 내로 연장하는 반결정성 열가소성 플라스틱 재료를 포함한다.
선택적으로, 보강 재료가 상기 내부 라이너 층 내에 제공되지만 상기 내부 라이너 층의 반결정성 열가소성 플라스틱 재료에 접합되지 않는다.
대안으로, 보강 재료가 접착제 타이 층에 의해 상기 접착제 타이 층의 반결정성 열가소성 플라스틱 재료에 완전 접합되는 내부 라이너 층 내에 제공된다.
선택적으로, 보강 재료는 나선형으로 감겨진 강 코드 및/또는 강 와이어들을 포함한다.
선택적으로, 2 또는 그 초과의 별개의 나선형으로 감겨진 강 코드 및/또는 강 와이어들이 상호 잠금 방식으로 배열된다.
선택적으로, 상기 보강 재료는 가요성 파이프의 길이방향 축에 대해서 25° 내지 85° 사이의 각도로 감겨지는 방식으로 내부 라이너 층 내부에 배열된다.
선택적으로, 보강 재료는 유리 섬유들, 탄소 섬유들, UHmwPE(ultra high molecular weight polyethylene) 섬유들 및 아라미드 섬유들을 포함하는 목록으로부터 선택된 하나 또는 그 초과의 섬유 스트랜드들 및/또는 로빙들을 포함한다.
선택적으로, 전기 가열 요소가 내부 라이너 층 내에 제공된다.
선택적으로, 상기 전기 가열 요소는 전도성 와이어들, 전도성 케이블들, 전도성 직물들 또는 전도성 복합재들을 포함하는 목록으로부터 선택된 하나 또는 그 초과의 재료들을 포함한다.
선택적으로, 상기 내부 라이너 층의 반결정성 열가소성 플라스틱 재료는, 폴리머 대 폴리머 접합에 의해 밀봉 재료의 반결정성 열가소성 플라스틱 재료에 직접 접합된다.
선택적으로, 상기 밀봉 재료의 반결정성 열가소성 플라스틱 재료는 폴리머 대 금속 접합에 의해서 파이프 커플링에 직접 접합된다.
대안으로, 상기 밀봉 재료의 반결정성 열가소성 플라스틱 재료는 중간 접착제 타이 층을 통해 내부 라이너 층 및/또는 파이프 커플링에 간접 접합된다.
선택적으로, 상기 접착제 타이 층은 또한 반결정성 열가소성 플라스틱 재료를 포함한다.
선택적으로, 상기 내부 라이너 층의 반결정성 열가소성 플라스틱 재료 및/또는 밀봉 재료는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 재료이다.
대안으로, 상기 내부 라이너 층의 반결정성 열가소성 플라스틱 재료 및/또는 밀봉 재료는 교차 결합 폴리에틸렌(PEX) 재료이다.
대안으로, 상기 내부 라이너 층의 반결정성 열가소성 플라스틱 재료 및/또는 밀봉 재료는 퍼플루오로알콕시(PFA) 재료이다.
선택적으로, 상기 파이프 커플링은 금속 또는 금속 합금으로 형성된다.
선택적으로, 원통형 슬리브 부재가 가요성 파이프의 단부에서 내부 라이너 아래에 배치되고, 밀봉 영역 내로 연장하는 내부 라이너 층의 일부를 지지하도록 밀봉 영역에 근접한 파이프 커플링과 협동한다.
선택적으로, 상기 원통형 슬리브 부재의 외부 표면은 파이프의 길이방향 중심축에 대해 예각으로(acute angle) 경사진다.
선택적으로, 상기 내부 라이너 층은 크림프식 또는 스웨이지식 연결에 의해서 파이프 커플링에 커플링된다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 합성 중합체 가요성 파이프를 제조하는 방법이 제공되며, 이 방법은,
(i) 밀봉 영역을 형성하는 오목부를 포함하는 파이프 커플링을 제공하는 단계;
(ii) 가요성 파이프 및 가요성 파이프를 에워싸는 아머 층을 제공하는 단계;
(iii) 밀봉 영역 내로의 도입을 위한 밀봉 재료를 제공하는 단계;
(iv) 호스의 단부에 파이프 커플링을 끼워 맞춤하는 단계; 및
(v) 각각 상기 파이프 단부와 밀봉 재료; 그리고 파이프 커플링과 밀봉 재료 사이에서 밀봉 영역 내에 영구적인 중합체-대-중합체 및 중합체-대-금속 화학적 접합을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 밀봉 재료는 비탄성중합체(non-elastomeric)이며, 밀봉 재료 및 가요성 파이프의 적어도 일부의 양자 모두는 열가소성 플라스틱들 및 열경화성플라스틱들을 포함하는 그룹으로부터 선택된 동일한 등급의 합성 중합체로 구성된다.
선택적으로, 이 방법은 상기 가요성 파이프 내에 보강 수단을 제공하는 단계를 더 포함한다.
선택적으로, 지지 부재는 상기 파이프 단부에 파이프 커플링을 끼워 맞춤하는 단계 이전 또는 이후에 상기 파이프 단부의 내부 표면 아래에 도입된다.
일 실시예에서, 상기 지지 부재는 파이프 단부의 직경을 팽창시키도록 파이프 커플링에 끼워 맞춤하기 이전에 도입되며, 상기 팽창된 부분은 파이프 커플링이 끼워 맞춤 되면 밀봉 영역에 근접하게 지지된다.
선택적으로, 상기 밀봉 영역 내에 영구적인 화학적 접합을 형성하는 단계는, 밀봉 영역을 파이프 커플링의 외부에 연결(link)하는 통로를 통한 주입에 의해서 밀봉 영역 내로 밀봉 재료를 도입하는 단계를 포함한다.
대안의 실시예에서, 상기 밀봉 영역 내에 영구적인 화학적 접합을 형성하는 단계는, 파이프 커플링을 파이프 단부에 끼워 맞춤하기 이전에 파이프 단부에 근접한 파이프 상으로 솔리드 용융성 시일을 장착함으로써 밀봉 영역 내로 밀봉 재료를 도입하는 단계를 포함한다.
선택적으로, 상기 파이프 단부에 파이프 커플링을 끼워 맞춤하는 단계 이후에, 상기 파이프 단부의 내부 표면 아래에 지지 부재를 도입하는 단계가 후속되며, 상기 지지 부재는 상기 밀봉 영역 내에 솔리드 용융성 시일을 용융시키는 히터를 포함한다.
선택적으로, 상기 지지 부재를 도입하는 단계는, 상기 파이프 단부의 내부 표면에 대항하여 일시적으로 부풀게 되는 한편 영구적인 화학적 접합이 형성되는 부풀림 가능한 지지 부재를 사용하는 단계를 포함한다.
대안으로, 상기 지지 부재를 도입하는 단계 이후에 상기 파이프 단부의 내부 표면에 대항하여 지지 부재를 영구적으로 스웨이징하는 단계가 후속된다.
선택적으로, 상기 밀봉 영역 내에 솔리드 용융성 시일을 용융하는 단계는 밀봉 영역으로부터 실질적으로 모든 공기를 제거하기 위해서 진공을 적용하는 단계를 동반한다.
선택적으로, 가요성 파이프를 제공하는 단계 및 밀봉 재료를 제공하는 단계 각각은 반결정성 열가소성 플라스틱 재료를 포함하는 파이프 및 밀봉 재료를 제공하는 단계를 포함한다.
선택적으로, 영구적 화학적 접합을 형성하는 단계는 밀봉 재료를 냉각하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 탄성 중합체 가요성 호스가 제공되며, 이 호스는
(i) 반결정성 열가소성 플라스틱 내부 라이너 층;
(ii) 가요성 호스의 단부에서 내부 라이너 층을 에워싸는 아머 층;
(iii) 호스의 단부에 배치되어 아머 층을 에워싸는 호스 커플링;
(iv) 호스 커플링의 오목부에 의해 형성되는 밀봉 영역; 및
(v) 밀봉 영역에 배치된 반결정성 열가소성 밀봉 재료 또는 교차 결합 탄성중합체 밀봉 재료를 포함하며,
상기 호스 단부에서 내부 라이너 층의 일부는 밀봉 영역 내로 연장하며, 밀봉 재료에 접합되는, 탄성 중합체 가요성 호스에 있어서, 보강 재료가 내부 라이너 층 내에 제공된다.
선택적으로, 상기 보강 재료는 반결정성 열가소성 플라스틱 재료에 접합되지 않는다.
선택적으로, 보강 재료는 나선형으로 감겨진 강 코드 및/또는 강 와이어들을 포함한다.
선택적으로, 2 또는 그 초과의 별개의 나선형으로 감겨진 강 코드 및/또는 강 와이어들이 상호잠금 방식으로 배열된다.
선택적으로, 상기 보강 재료는 가요성 호스의 길이방향 축에 대해서 25° 내지 85°사이의 각도로 감겨지는 방식으로 내부 라이너 층 내부에 배열된다.
선택적으로, 보강 재료는 유리 섬유들, 탄소 섬유들, UHmwPE(ultra high molecular weight polyethylene) 섬유들 및 아라미드 섬유들을 포함하는 목록으로부터 선택된 하나 또는 그 초과의 섬유 스트랜드들 및/또는 로빙들을 포함한다.
선택적으로, 전기 가열 요소가 내부 라이너 층 내에 제공된다.
선택적으로, 원통형 슬리브 부재가 가요성 호스의 단부에서 내부 라이너 아래에 배치되고, 밀봉 영역 내로 연장하는 내부 라이너 층의 일부를 지지하도록 밀봉 영역에 근접한 파이프 커플링과 협동한다.
일 실시예에서, 밀봉 재료는 주입가능한 유체 또는 용융된 합성 중합체로서 제공된다.
대안의 실시예에서, 밀봉 재료는 솔리드 용융성 시일로서 제공된다.
선택적으로, 솔리드 용융성 시일은, 섬유들, 조립자(coarse grain)들, 칩(chip)들 또는 미세 분말(fine powder)을 포함하는 하나 또는 그 초과의 그룹으로부터 선택된 금속 입자들을 포함한다.
선택적으로, 상이한 크기의 금속 입자들은 솔리드 용융성 시일 도처에서 분배된다.
선택적으로, 상기 내부 라이너 층은 크림프식 또는 스웨이지식 연결에 의해서 호스 커플링에 커플링된다.
선택적으로, 상기 가요성 호스의 모든 인접한 층들은 영구적인 연결로 부분적으로 또는 완전 접합된다.
선택적으로, 외부 커버 층이 아머 층을 둘러싸며 반결정성 열가소성 플라스틱 재료를 포함한다.
선택적으로, 보강 재료가 외부 커버 층 내에 제공된다.
선택적으로, 상기 보강 재료는 강 코드, 강 스트랜드들, 섬유 스트랜드들 및 섬유 로빙들을 포함하는 목록으로부터 선택된 하나 또는 그 초과의 재료들을 포함한다.
선택적으로, 상기 섬유 스트랜드들 또는 로빙들은 유리 섬유들, 탄소 섬유들, UHmwPE(ultra high molecular weight polyethylene) 섬유들 및 아라미드 섬유들을 포함하는 목록으로부터 선택된 하나 또는 그 초과의 섬유들을 포함한다.
선택적으로, 상기 외부 커버 내의 보강 재료는 단방향성, 양방향성 또는 다중 방향성 방식으로 정렬된다.
선택적으로, 외부 커버 층 내의 보강 재료는 직물 또는 겹쳐진 테이프(plied tape) 내에 제공된다.
선택적으로, 스테인리스 강 인터록(interlock) 커버 층은 가요성 호스의 외부를 에워싼다.
본 발명의 제 4 양태에 따르면, 탄성 중합체 가요성 호스를 제조하는 방법이 제공되며, 이 방법은,
(i) 밀봉 영역을 형성하는 오목부를 포함하는 호스 커플링을 제공하는 단계;
(ii) 반결정성 열가소성 플라스틱 내부 라이너 층, 및 가요성 호스의 단부에서 내부 라이너 층을 에워싸는 아머 층을 포함하는 호스를 제공하는 단계;
(iii) 밀봉 영역으로의 도입을 위해 반결정성 열가소성 밀봉 재료 또는 교차 결합 탄성 중합체 밀봉 재료를 제공하는 단계;
(iv) 내부 라이너 층 내에 보강 재료를 제공하는 단계;
(v) 호스의 단부에 파이프 커플링을 끼워 맞춤하는 단계; 및
(vi) 각각 호스 단부와 밀봉 재료; 그리고 호스 커플링과 밀봉 재료 사이에서 밀봉 영역 내에 영구적인 화학적 접합을 형성하는 단계를 포함한다.
선택적으로, 상기 밀봉 영역 내에 영구적인 화학적 접합을 형성하는 단계는, 호스 커플링을 호스 단부에 끼워 맞춤하기 이전에 호스 단부에 근접하게 솔리드 용융성 시일을 장착함으로써 밀봉 영역 내로 밀봉 재료를 도입하는 단계를 포함한다.
선택적으로, 상기 호스 단부에 호스 커플링을 끼워 맞춤하는 단계 이후에, 상기 호스 단부의 내부 표면 아래에 지지 부재를 도입하는 단계가 후속되며, 상기 지지 부재는 상기 밀봉 영역 내에 솔리드 용융성 시일을 용융시키는 히터를 포함한다.
선택적으로, 상기 지지 부재를 도입하는 단계는, 상기 호스 단부의 내부 표면에 대항하여 일시적으로 부풀게 되는 한편 영구적인 화학적 접합이 형성되는 부풀림 가능한 지지 부재를 사용하는 단계를 포함한다.
대안으로, 상기 지지 부재를 도입하는 단계 이후에 상기 호스 단부의 내부 표면에 대항하여 지지 부재를 영구적으로 스웨이징하는 단계가 후속된다.
선택적으로, 상기 밀봉 영역 내에 솔리드 용융성 시일을 용융하는 단계는 밀봉 영역으로부터 실질적으로 모든 공기를 제거하기 위해서 진공을 적용하는 단계를 동반한다.
용어들 "선행하는", "후속하는", "이전", "이후"의 사용은, 문맥에서 그렇게 요구하지 않는 한 반드시 바로 "선행하는" 등을 의미하려는 것은 아니다.
이제, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조함으로써, 단지 예시로서 설명될 것이다.
도 1은 가요성 파이프 또는 호스의 단부에 걸쳐 끼워 맞춤 되는 파이프 또는 호스 커플링을 도시하는 개략적인 횡단면도이다.
도 2a는 도 1의 밀봉 영역을 보다 상세히 도시하는 개략적인 횡단면도이다.
도 2b는 비탄성 중합체 밀봉 재료가 채워진 도 2a의 밀봉 영역을 도시하는 개략적인 횡단면도이다.
도 3a는 보다 기계적인 그립을 허용하는 대안의 밀봉 영역을 도시하는 개략적인 횡단면도이다.
도 3b는 비탄성 중합체 밀봉 재료가 채워진 도 3a의 대안의 밀봉 영역을 도시하는 개략적인 횡단면도이다.
도 4a는 내부 라이너 내의 보강의 꼬임각(lay angle)을 도시하는 개략적인 횡단면도이다.
도 4b는 내부 라이너 내의 대안의 꼬임각 및 가열 수단을 도시하는 개략적인 횡단면도이다.
도 5는 대안의 외부 보강 구조를 갖는 가요성 파이프 또는 호스의 단부에 걸쳐 끼워 맞춤 되는 호스 커플링을 도시하는 개략적인 횡단면도이다.
도 6은 파이프 또는 호스 빌드업을 도시하는 개략적 횡단면도이며, 이에 의해 거기에 커플링하는 파이프/호스를 끼워 맞춤하기 위한 준비시에 파이프/호스 단부를 향해서 계속해서 구성성분(constituent) 층들이 벗겨져(stripped back) 있다.
도 7은 그의 자유 단부에 장착되는 용융가능한 밀봉 링을 갖는 도 6의 파이프 또는 호스 빌드업을 도시하는 개략적인 횡단면도이다.
도 8a는 도 7의 용융가능한 밀봉 링의 단부에 걸쳐 끼워 맞춤 되는 파이프 또는 호스 커플링을 도시하는 개략적인 횡단면도이다.
도 8b는 대안의 L자형상의 용융가능한 밀봉 링의 단부에 걸쳐 끼워 맞춤 되는 파이프 또는 호스 커플링을 도시하는 개략적인 횡단면도이다.
도 9는 유도 가열장치(induction heater)를 포함하는 지지 부재를 도시하는 도 8a에 대응하는 개략적인 횡단면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 지지 부재의 제거 후 밀봉 영역에서 화학적 접합의 형성을 도시하는 도 8a에 대응하는 개략적인 횡단면도이다.
도 11a는 도 8a의 밀봉 영역을 보다 상세히 도시하는 개략적인 횡단면도이다.
도 11b는 도 10의 밀봉 영역을 보다 상세히 도시하는 개략적인 횡단면도이다.
도 12a는 유도 가열장치의 활성화 이전에 도 8b의 밀봉 영역을 보다 상세히 도시하는 개략적인 횡단면도이다.
도 12b는 유도 가열장치의 활성화 이후에 도 8b의 밀봉 영역을 보다 상세히 도시하는 개략적인 횡단면도이다.
도 1은 환형 호스 커플링(13)에 의해 둘러싸인 가요성 호스(flexible hose)의 일단부의 개략적인 횡단면도를 도시한다. 가요성 호스의 최내(innermost) 층은 내부에 보강재(2)가 매립되는 반결정성 중합체(semi-crystalline polymer) 내부 라이너(1)이다. 일부 실시예들(도시 생략)에서, 가요성 스테인리스 강 인터록(interlock) 또는 카커스(carcass)가 내부 라이너(1) 내에서(즉, 아래에) 반경 방향으로 배치될 수 있으며, 최내 층을 형성하도록 거기에 화학적으로 접합되거나 크림핑될 수 있다.
내부 라이너(1)는 임의의 적절한 유형의 반결정성 열가소성 플라스틱, 예컨대 폴리올레핀들로부터 얻어진 중합체들로부터 형성될 수 있다. 가능한 옵션들은, 반드시 이것으로 제한되는 것은 아니지만, 폴리프로필렌,; 완전 또는 부분 교차 결합(cross-linked) 폴리에틸렌; 폴리아미드-폴리이미드와 같은 폴리아미드들; 폴리이미드(PI)(PA6, PA11 또는 PA12); 폴리우레탄들(PU); 폴리우레아들; 폴리에스테르들; 폴리아세탈들; 폴리에테르술폰(PES)과 같은 폴리에테르들; 폴리옥사이드들; 폴리페닐렌 설파이드(PPS)와 같은 폴리설파이드들; 폴리아릴술폰(PAS)과 같은 폴리술폰들; 폴리아크릴레이트들; 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET); 폴리에테르-에테르-케톤들(PEEK); 폴리비닐들; 폴리아크릴로니트릴들; 폴리에테르케톤케톤(PEEK)을 포함한다. 추가의 옵션들은, 불소계 중합체(fluorous polymer)들과 같은 전술한 공중합체들; 예컨대 트리플루오르에틸렌(VF3) 또는 테트라플루오로에틸렌의 단일 중합체들 또는 공중합체들; VF2, VF3, 클로로트리플루오르에틸렌, 테트라플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로펜 또는 헥사플루오로에틸렌으로부터 선택된 2 또는 그 초과의 상이한 부재들을 포함하는 공중합체들 또는 삼원 중합체(terpolymer)들; 전술된 중합체들 및 복합재 재료들 중 하나 또는 그 초과를 포함하는 중합체 혼합물(blend)들, 이를테면 유리섬유들 및/또는 탄소 섬유들 및/또는 아라미드 섬유들과 같은 보강 섬유들이 혼합된(compounded) 전술된 중합체를 포함한다. 부여된 사용을 위한 반결정질 열가소성 플라스틱의 선택은, 가요성 파이프의 예상되는 특정 서비스 조건들 및 아마도 제조의 용이성 및 비용과 같은 다른 고려사항들을 따를 것이다.
내부 라이너(1)는 강화 직물(consolidating fabric) 층(8)에 의해 둘러싸인다. 직물 층(8)(이는 고무를 포함할 수 있음)이 가요성 호스의 단부를 향해서 두께가 증가하는 강 슬리브(7)에 의해 둘러싸인다. 강 슬리브(7)는 예컨대, 고무 쿠셔닝 층(10) 내에 매립되는 나선형으로 감기는 강 코드(steel cord), 강 와이어들 또는 유리/탄소/아라미드 섬유 스트랜드들 또는 로빙(roving)들의 하나 또는 그 초과의 나선형으로 감기는 층을 포함하는 하나 또는 그 초과의 아머(armour) 층(9)들에 의해 둘러싸인다. 아머 층(9)들 및 쿠셔닝 층(10)들은 하나 또는 그 초과의 가닥(ply)들로 내부 라이너(1) 둘레에 감기는 테이프의 형태로 제공될 수 있다. 상이한 가닥들이 상이한 감김 각도(winding angle)들로 감겨질 수 있다.
존재한다면, 내부 라이너(1) 내의 보강 재료(reinforcement material)(2)는, 가요성 호스의 길이방향 축(100)에 대해 25 내지 85도의 감김 각도를 갖는 나선형으로 감긴 강 코드, 강 와이어들 또는 섬유 스트랜드들 또는 로빙들의 형태를 취할 수 있다(도 4a 참조). 바람직하게는, 감김 각도는 가능한 한 54°내지 55°의 중립 각도(neutral angle)에 근접할 것이다. 감김 각도는 특별한 요구사항들에 따라 조절될 수 있다. 그러나, 감김 각도는 제어된 굽힘 거동을 보장하기 위해서 정상적으로 25°미만 또는 85°를 초과하지 않을 것이다. 예외적으로, 감김 각도는, 내부 라이너(1)가 접혀질 수 있는 적용을 필요로 한다면, 25°미만일 수 있다(도 4b 참조). 그러한 특정 경우에, 매립된 보강 층들은 내부 라이너의 열가소성플라스틱 재료의 연신율 임계치(elongation threshold) 미만의 값으로 연신율을 제한하는 내부 라이너(1)를 위한 스티프너(stiffener)로서 작용한다. 일 실시예에서, 동일한 보강 재료(2)의 하나 또는 그 초과의 추가 층들은, 완전 매립된 각각의 추가 보강 층들에 과압출된(over-extruded) 호환가능한 열가소성플라스틱 재료들과 상이한 각도들일 수 있다.
강 코드 및/또는 강 와이어들은 인접한 권선(windings)들이 상호잠금되도록 감겨질 수 있다. 보강 재료(2)는 또한 유리 섬유들, 탄소 섬유들, UHmwPE(ultra high molecular weight polyethylene) 섬유들(다이니마(Dyneema)) 및 아라미드 섬유들을 포함하는 목록으로부터 선택된 섬유 스트랜드들 및/또는 로빙들을 포함할 수 있다. 이러한 목록은 배타적이지 않은 것으로 이해될 것이다. 보강 재료는 전술된 재료들 중 하나 또는 그 초과 재료로 구성된 평직(textile weave) 또는 직물(fabric)일 수 있다. 보강 재료(2)는 전술된 재료들 중 하나 또는 그 초과 재료를 포함하는 테이프 형태로 제공될 수 있다. 보강 재료(2)는 내부 라이너(1)를 만드는 동일한 반결정성 열가소성플라스틱 재료에 의해 과압출될 수 있다. 바람직하게는, 보강 재료(2)는 부하들의 인가에 의해, 예컨대 굽힘(bending) 중 유발되는 전단 변형(shear deformation)을 수용할 수 있다. 이에 따라, 보강 재료(2)는 선택적으로 내부에 매립하는 내부 라이너(1)의 열가소성 재료에 접합되지 않는다.
열원은, 예컨대 보강 재료(2) 위 및/또는 아래 및/또는 그 사이에 전기 열 추적 층(electric heat tracing layer)을 추가함으로써 내부 라이너(1)에 포함될 수 있다(또한, 도 4b 참조). 본질적으로, 발생된 열은 내부 라이너(1)의 열가소성플라스틱 재료의 용융점 미만에서 잘 유지된다. 열 추적 요소들은 별개의 전도성 와이어들을 포함할 수 있거나 자체적으로 보강 재료(2)의 강 케이블들 또는 강을 기반으로 한 직물들 또는 복합재 재료들을 활용할 수 있다.
환형 호스 커플링(13)의 내부 직경은, 도 1에서 볼 때 좌측에서 우측으로 일반적으로 단차식(stepwise) 방식으로 증가한다. 오목부(recessed portion)(3)가 호스 커플링(13)의 본체의 일단부에서 그의 가장 좁은 내경에 가장 근접하게 제공된다. 용어 "오목부"는 본 문맥에서 가요성 호스의 호스 커플링 본체, 원통형 슬리브(6) 및 최내 층(1, 8)들에 의해 구속되는 내부의 확장된 직경 공간을 형성하는 것으로 즉, 도 1 및 도 5에서 밀접 배치된 사선 음영(diagonal shading)으로 나타내는 것으로 이해된다.
가요성 호스의 단부 부분은 종래의 방식으로, 예컨대 그의 기저 층들을 점차적으로 노출시키기 위해서 경화 및 벗겨냄(stripping back)으로써 호스 커플링을 수용하도록 준비된다. 원통형 내부 슬리브(6)는 가요성 호소의 단부 부분 내에 배치된다. 내부 슬리브(6)에 의해 규정된 내부 직경은, 그의 내부 라이너(1)에 의해 규정되는 가요성 호스의 내부 직경과 실질적으로 동일해지도록 선택된다. 내부 슬리브(6)의 외부 표면은 길이방향 축(100)을 향해 테이퍼진다. 내부 슬리브(6)가 가요성 호스의 단부 내로 삽입됨에 따라, 그의 테이퍼진 부분(들)은 내부 라이너(1)의 최내 표면에 맞물림한다. 가요성 호스 내로의 내부 슬리브(6)의 점진적인 삽입은, 내부 슬리브(6)의 테이퍼진 표면(들)을 올림에 따라 내부 라이너(1)의 내부 직경 확장을 유발한다.
호스 커플링(13)의 오목부(3)는, 호스 커플링이 가요성 호스의 확장된 단부에 걸쳐 끼워 맞춤 될 때 내부 슬리브(6)에 의해 부분적으로 폐쇄된다. 일단 그의 단부 상에 위치된다면, 호스 커플링은 선택적으로 외부측으로부터 가요성 호스 위에 크림프 결합(crimped)될 수 있다. 에폭시 수지(epoxy resin)(11)가 호스 커플링 본체(13)의 내부 표면과 가요성 호스의 벗겨진(stripped back) 층들 사이 영역 내로 단부 캡(12)들을 통해 도입된다.
호스 커플링이 제 위치에 있다면, 이에 따라 내부 슬리브(6)는 에워싸는 직물 층(8) 및 강 슬리브(7)의 일단부와 함께 호스 커플링 본체(13)의 오목부(3) 내에서 내부 라이너(1)의 확장된 단부 부분을 지지한다. 모든 3 개의 층들이, 내부 슬리브(6)의 외부 표면과 호스 커플링 본체(13)의 대향하는 표면 사이에서,(예컨대 내부로부터 크림핑 또는 스웨이징에 의해서) 가요성 호스의 오목부(3) 및 내부 원통형 체적들과 커플링 본체(13) 사이의 경로를 폐쇄하는 방식으로, 압축된다.
오목부(3)의 내부 체적(이하, "밀봉 영역")은 커플링 본체(13)의 내벽 및 (바람직한 실시예에서) 내부 슬리브(6)의 반경 방향 외부 표면에 의해서 구속된다. 커플링 본체(13)의 내벽 중 하나의 표면 부분은, 가요성 호스의 길이방향 축(100)에 대해서 예각(acute angle)으로 경사진다. 예각은 대략 45도일 수 있다. 가요성 호스의 단부 부분(즉, 가요성 호스의 내부 라이너(1) 및 직물 층(8))은 도 2a에서 보다 상세히 도시된 바와 같이 밀봉 영역(3) 내로 연장한다.
도 3a 및 도 3b는 대안의 밀봉 영역(3)을 도시하며, 이에 의해 커플링 본체(13)의 내벽과 내부 슬리브(6)의 반경 방향 외부 표면에는 톱니형(serrated) 표면 프로파일(16)이 제공된다. 톱니(16)들은 밀봉 영역(3) 내의 표면들과 밀봉 재료(15) 사이에 향상된 기계적 연결을 제공한다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 톱니(16)들의 존재는, 타이 층(tie layer)(14)이 밀봉 영역(3) 내에서 톱니가 없는 임의의 표면들에만 적용될 필요가 있음을 의미할 수 있다. 밀봉 영역(3) 내에서 커플링 본체(13)의 내벽의 하나의 표면 부분은, 가요성 호스의 길이방향 축(100)에 대해서 둔각(obtuse angle)으로 경사진다. 둔각은 대략 135도일 수 있다. 이는 밀봉 재료(15)와 커플링 본체(13) 사이에서 밀봉 접합(sealing bond)의 표면적(surface area)을 증가시키도록 작용하며 이에 따라 접합을 추가로 강화시킨다.
제거가능한 단부 캡(5)을 통해 밀봉 영역(3)으로의 접근을 제공하기 위해서 호스 커플링 본체(13)의 외부 표면을 통해서 통로가 제공된다. 일 실시예에서, 비탄성 중합체 밀봉 재료가 빌트인 니플 커넥터(4)를 사용하여 통로를 통해서 밀봉 영역(3) 내로 도입될 수 있다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 밀봉 재료(15)는 완벽하게 밀봉 영역(3)을 채우며, 내부 라이너(1)의 단부 부분과 밀봉 재료(15); 그리고 호스 커플링 본체(13)와 밀봉 재료(15)의 표면들 사이의 영구적인 중합체-대-중합체 및 중합체-대-금속 화학적 접합을 형성하도록 경화될 수 있다. 도 2a 및 도 3a에 가장 잘 도시된 바와 같이, 탄성 중합체 밀봉 표면(22)을 지니는 강 또는 합성 중합체 링(synthetic polymer ring)(25)이 호스 커플링 본체(13)의 내부 표면과 가요성 호스의 내부 층(1) 사이에 제공된다. 이는, (i) 단부 캡(12)들을 통해 도입되는 에폭시 수지가 밀봉 영역에 진입하는 것을 방지하는 것 그리고 (ii) 밀봉 영역과 내부 슬리브(6) 사이 층들(즉, 존재한다면, 내부 라이너(1) 및 보강 재료(2)를 통해서)에 압축력을 제공하는 이중 기능들을 실행한다.
일부 유형의 밀봉 재료(15)를 위해서, 밀봉 영역(3) 내에서 각각의 표면들 사이의 완벽한 접합은, 밀봉 재료(15)를 도입하기 이전에 이 표면들을 타이 층(14)으로 코팅하는 것을 수반한다. 타이 층은 종래의 정전식 코팅 기술들을 이용하여 적용될 수 있다. 또한, 타이 층의 적용은, 밀봉 영역(3) 내의 연결에 단열(thermal insulation) 및 기계적 강도를 부가할 수 있다.
일 실시예에서, 밀봉 재료(15)는 인젝션 그레이드(injection grade) 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 퍼플루오로알콕시(PFA) 또는 교차 결합 폴리에틸렌(PEX)과 같은 비탄성 중합체 반결정성 열가소성플라스틱 재료를 포함한다. 일 실시예에서, 밀봉 재료(15), 내부 라이너(1) 및 타이 층(14) 각각은 비탄성 중합체 반결정성 열가소성 플라스틱 재료를 포함한다. 이상적으로, 내부 라이너(1), 타이 층(14) 및 밀봉 재료(15)는 밀봉 영역(15) 내에서 내부 라이너(1)와 호스 커플링 본체(13) 사이에서 최고로 가능한 한 화학적 접합을 제공하는 단일의 균일한 중합체 구조를 형성하도록 동일한 비탄성 중합체 반결정성 열가소성 플라스틱 재료로부터 형성된다.
예컨대, 상기 논의된 PVDF, PFA 또는 PEX 재료들에 기초하여, 균일한 중합체 구조는 대략 5 내지 10 바의 압력 차이로 실질적으로 액체 불침투성(liquid impervious)일 것이다. 따라서, 내부 라이너(1) 내에 매립된 임의의 보강 재료(2)가 부식으로부터 보호된다. 선택된 중합체 구조가 보다 액체 투과성인 열가소성 플라스틱 재료로 형성된다면, 섬유계 보강 재료(2)(상기 설명된 바와 같음)가 강에 대한 대안으로서 활용될 수 있다. 섬유계 재료가 바람직하지 않은 곳에서는, 아연도금(galvanised) 강 와이어 또는 케이블이 부식에 대한 보호 수단으로서 적용될 수 있다.
가요성 호스의 인접한 모든 층들은, 당 분야에 공지된 방식으로 서로 영구적으로 화학적 접합된다. 그러나, 바람직한 실시예에서, 적용된 접합 프로세스는 가요성 호스의 내부 라이너(1) 내에서 보강 재료(2)의 비접합 특성에 영향을 미치지 않음이 중요하다. 예컨대, 열가소성 플라스틱 재료, 예컨대, PEX는 보강 재료(2)를 부가하자마자 교차결합될 수 있다.
내부 라이너(1)의 열가소성 플라스틱 재료는, 에워싸는 고무로 케이스화된 아머 층(9, 10)들에 영구적이며 완전 화학적으로 접합된다. 따라서, 굽힘 중 내부 라이너(1)의 열가소성 플라스틱 재료의 전단 변형 및 결합된 하중들의 적용이 최소화될 수 있다. 상기 논의된 PVDF, PFA, 또는 PEX 재료들은 고압 분야들을 위한 충분한 접합 및 기계적 특성들을 갖는다. 부분적으로 또는 완전하게 플루오르화된 열가소성 플라스틱들과 같은 보다 불활성이며 온도 내성(temperature resistant)을 갖는 재료들이 적용된다면, 추가의 제조 단계들이 완전 접합을 성취하기 위해서 요구될 수 있다. 용어 "완전 접합"은, 탄성 중합체 고무의 기계적 강도 한계 또는 열가소성 플라스틱 층의 기계적 강도 한계가 접합이 손상되기 이전에 초과되는 것을 의미하는 것으로서 이해된다. 완전 접합된 파이프 상에서의 변형 및 화합물 부하들이 내부 라이너(1) 및 에워싸는 고무로 케이스화된 아머 층(9, 10)들 양자를 취하기 때문에, 이는 공지된 고장 기구들을 회피하는 것을 도우며 가요성 호스들에서의 상당한 성능 개선을 제공한다.
고무로 케이스화된 아머 층(9, 10)들을 에워싸는 가요성 호스의 외부 층들은, 내마모 층(anti-wear layer)(17) 및 외부 커버(18)를 포함한다. 이들 층들은 테이프(tape)들의 형태로 적용될 수 있으며, 상기에서 이미 설명된 유형들 중 하나 또는 그 초과의 유형으로부터 선택된 단방향성, 양방향성 또는 다중 방향성 보강 재료를 포함할 수 있다. 외부 층들은 최종 열가소성 플라스틱 층으로 과잉 압출될 수 있다. 예컨대, UHmwPE (ultra high molecular weight polyethylene) 테이프의 형태에서의 내충격 층(19)은 잉여의 내충격성 및 내마모성 특성들을 제공하기 위해서 적용될 수 있다. 대안의 배열체(도 8b에 도시됨)가 내충격 층으로서 테이프들에 추가로 또는 테이프들 대신에 섬유 보강되거나 하이브리드 강/섬유 직물 층(26)들을 적용할 수 있다. 외부 층들은 부착된 호스 커플링의 커플링 본체(13) 상에서 연장한다.
가요성 호스의 외부 층을 위한 대안의 배열체가 도 5에 도시되어 있으며, 이에 의해 스테인리스 강 인터록(21)이 중간 고무 쿠션 층(20) 상에 적용된다. 이러한 배열체는, 도 1에 도시된 대안의 배열체보다 드릴쉽(drillship) 또는 플랫폼(platform)의 문 풀(moon pool) 영역 내에서 더욱 파손을 받기 쉬울 수 있다.
호스와 금속 커플링 부재 사이의 밀봉 연결에 영향을 미치는 대안의 방식이 이제 도 6 내지 도 12b를 참조하여 설명될 것이다. 도 6은 도 1 및 도 5에 예시된 것과 실질적으로 유사한 호스의 구성 성분 층들을 도시하는 개략적인 횡단면도이다. 구성 성분 층들은, 하기에 설명된 방식으로 거기에 호스 커플링을 끼워 맞춤하기 위한 준비로 호스의 자유 단부(즉, 도 6의 좌측)를 향해서 점차적으로 벗겨져 있다.
가요성 호스의 최내(innermost) 층은 내부에 보강재(2')가 매립되는 반결정성 중합체(semi-crystalline polymer) 내부 라이너(1')이다. 내부 라이너(1')는 호스의 자유 단부에 노출되며, 그의 말단 단부에서 각진 챔퍼(angled chamfer)가 형성되며, 이 챔퍼는 호스 커플링(13')에 형성된 환상 시트에 형상적으로 보완된다(도 11a 내지 도 12b의 리세스의 좌측 참조). 내부 라이너(1')는 임의의 적절한 유형의 반결정성 열가소성플라스틱, 예컨대 도 1의 실시예를 참조하여 상기에서 이미 설명된 바와 같은 폴리올레핀들로부터 얻어진 중합체들로부터 형성될 수 있다. 내부 라이너(1')를 둘러싸는 다양한 층들이 또한 도 1의 실시예를 참조하여 상기에서 설명되며, 따라서 여기에서는 중복할 필요가 없다. 그러나, 도 6 내지 도 12b에 도시된 바와 같이, 직물 층(8)(도 1 내지 도 5의 실시예에 도시됨)을 제거하는 것이 가능한데, 이는 내부 보강재(2')가 그의 구조적 기능을 취하도록 설계될 수 있기 때문이다.
도 7은 호스의 자유 단부에서 내부 라이너(1')의 노출된 부분 상에 슬라이딩 가능하게 장착된 용융가능한 밀봉 링(23)을 도시한다. 용융가능한 밀봉 링(23)은, 섬유들, 조립자(coarse grain)들, 칩(chip)들 또는 미세 분말(fine powder)을 포함하는 하나 또는 그 초과의 그룹으로부터 선택된 금속 입자들 및 반결정성 열가소성플라스틱 재료(바람직하게는, 내부 라이너와 동일한 유형)의 하이브리드이다. 입자들은 솔리드 용융성 시일(solid meltable seal) 도처에서 균일한 분배를 보장하도록 상이한 크기들의 혼합물로서 제공될 수 있다.
도 8a는 호스의 자유 단부에 걸쳐 억지 끼워 맞춤 (push-fitted)되고 길이방향 중심축(100')에 적절하게 정렬되는 환상의 호스 커플링(13')을 도시한다. 호스 커플링(13')은 가요성 호스의 벗겨진 층들에 접합될 수 있다. 이는, 공지된 방식으로, 먼저 호스 커플링(13')을 (예컨대, 유도 코일에 의해서) 가열하고 단부 캡(12')들을 통해서 에폭시 수지를 도입함으로써 획득된다. 에폭시 수지가 밀봉 영역 내로 진입하는 것을 방지하기 위해서, 탄성중합체(elastomer) 밀봉 표면(22')을 지니는 금속 또는 중합체 링(25')이 강 슬리브(7')에 근접한 내부 라이너(1') 상에 장착된다. 환상 호스 커플링(13')의 내부 직경은, 도 8a에서 보는 바와 같이 좌측에서 우측으로 일반적으로 단차식 방식으로 증가한다. 오목부(3')는 이 호스 커플링(13')의 본체의 일단부에서 그의 가장 좁은 내경에 가장 근접하게 제공되며, 밀봉 영역을 형성한다.
용어 "오목부"는 본 문맥에서 가요성 호스의 내부 라이너(1') 및 호스 커플링 본체에 의해 구속되는, 즉 내부에서 솔리드 용융성 밀봉 링(23)이 착좌되는(seated) 체적을 포함하는, 확장된 내부의 직경 공간을 형성하는 것으로 이해된다. 단부 캡(5')에 의해 폐쇄되는 반경 방향 통로는 도 11a에서 보다 명확하게 도시된 바와 같이 초기에 비워진다. 니플 커넥터(4')는 진공 호스의 연결을 허용하도록 이러한 통로 내측에 제공된다. 오목부에는 내부에서 솔리드 용융성 링(23)의 단부 부분이 수용될 수 있는 환상 시트가 제공될 수 있다(도 8 내지 도 12b에서 오목부(23')의 좌측 참조). 이는, 하기에 설명되는 바와 같이 가열되기 이전에 환상 호스 커플링(13')과 용융성 밀봉 링(23) 사이에 확실한 기계적 잠금을 보장한다.
도 8b는 도 8a와 유사하지만, 대안의 배열체를 도시하며, 이에 의해 용융성 밀봉 링(23')이 호스의 자유 단부에서 내부 라이너(1')의 말단 단부와 외부 표면 양자 모두에 걸쳐 연장하도록 단면이 L자 형상이다. 이러한 배열체가 각각 도 12a 및 도 12b에서 유도 가열장치(indcution heater)의 활성화 이전 및 활성화 이후에 대해 보다 상세히 도시된다.
도 9는 도 8a와 동일한 배열체를 도시하며, 이에 의해 지지 부재(가열가능한 유도 코일을 포함하는 밀봉된 실리콘 고무 호스의 형태임)가 내부 라이너(1') 아래에 도입되고 있다. 사용시, 밀봉된 실리콘 고무 호스는, 내부 라이너(1')의 원통형 내벽에 대하여 반경 방향 지지 압력을 적용하기 위해서 공기 공급 라인(29)을 사용하여 부풀게 된다. 전기적 연결(28)들을 통해서 가열가능한 유도 코일의 활성화 이전 및/또는 활성화 중에, 실질적으로 모든 공기가 오목부(3')로부터 제거된다. 가열가능한 유도 코일이 활성화될 때 오목부(3') 내에서 니플 커넥터(4')를 통해 진공 상태들을 유지함으로써, 모든 기포(air bubble)들이 제거된다. 솔리드 용융성 밀봉 링(23)이 도 11b에서 더욱 명확히 도시된 바와 같이 미리 정해진 레벨로 오목부(3')를 채우기 위해서 용융되고 체적을 증가시키게 될 때까지, 가열 프로세스는 계속된다. 이는, 단부 캡(5')을 통해 밀봉 재료의 레벨을 체크함으로써 가시적으로 입증될 수 있다. 가열의 지속 기간 및 온도는 호스 설계 및 재료 선택들에 따라 변할 것이다. 이러한 프로세스 동안, 부풀게 된 고무 호스는 경화된 시일이 정확하게 정렬되는 것을 보장한다.
타이 층(tie layer)(14')은 밀봉 재료와 금속(예컨대, 강) 호스 커플링 사이에 보다 신뢰가능한 응집성 접합을 제공하도록 호스 커플링(13')의 내부 표면에 적용될 수 있다. 타이 층(14')의 선택은, 밀봉 재료로 사용된 열가소성 플라스틱 재료의 화학적 구성(make-up)에 따라 변할 것이다. 밀봉 영역 내에서, 밀봉 재료와 호스 커플링(13')의 표면 사이의 응집성 접합은, 높은 온도들 및/또는 압력 하에서 급격한 내부 라이너(1')에 대한 경향을 반드시 견딜 수 있어야 한다.
도 10은 이제 도 9에 도시된 가열가능한 유도 코일을 포함하는 밀봉된 실리콘 고무 호스의 제거 후 밀봉 영역에서 화학적 접합의 형성을 도시하는 도 8b에 대응하는 개략적인 횡단면도이다.
본 발명의 다양한 실시예들이 가요성 호스를 호스 커플링에 연결하기 위해서 기존 배열체들에 대해 다수의 이점들을 제공한다는 것이 예상될 것이다. 가장 중요하게는, 가요성 호스의 내부 라이너의 밀봉 재료와 동일한(또는 화학적으로 유사한) 밀봉 영역 내의 비탄성 중합체 반결정성 밀봉 재료를 제공함으로써, 가요성 호스로부터 균일한 중합체 구조가 호스 커플링까지 이르도록 연장한다. 이러한 구조는, 공지된 종래 기술의 제품들보다 열악한 제조 환경들을 더 견딜 수 있는 방습(moisture-proof) 및 기밀(gas-tight) 배리어를 제공한다.
또한, 가요성 호스의 내부 라이너 층 내부에 보강 재료를 매립함으로써, 호스 커플링으로의 그의 연결이 더 강화되고 개선될 수 있다. 가요성 호스의 코어에 더 근접한 내부 라이너 층 내로의 보강 재료의 통합은, 접합된 호스가 더 강해지게 하고, 이에 따라 원한다면 외부 아머 층들의 규모축소(downscaling)를 가능케 한다. 예컨대, 고무 외부 보강 가닥들의 개수 또는 그의 크기는 감소될 수 있다. 따라서, 더 경량이고/경량이거나 가요성인 호스 시스템의 성취가 가능해질 것이다. 적절하게 설계된 강화된 내부 층은, 또한 내부 카커스(inner carcass)에 대한 요구를 대체할 수 있는데, 이는 지지 기능이 이제 그 자체로 내부 라이너 층 내에서 포함되기 때문이다.
도 6 내지 도 11b의 실시예는, 밀봉 영역으로부터 모든 공기 포켓(air pocket)들을 제거하는 추가 이점을 제공한다. 이러한 배열체는, 또한 도 1 내지 도 3 및 도 5에 도시된 내부 원통형 지지 슬리브(6)를 삽입하기 위한 요구를 완화시킨다. 또한, 위에 놓이는 밀봉 영역을 스웨이지(swage)하기 위해서 슬리브를 팽창시키는 프로세스가 제거된다. 대신에, 가요성 호스의 내부 라이너(1')가 시일의 일부가 되어, 프로세스 단계들이 상당히 단순화되고 짧아진다.
본 발명의 다양한 실시예들은 탄성 중합체 시일들과 관련된 후속 문제들 중 하나 또는 그 초과의 문제를 극복하거나 적어도 개선하는 밀봉 배열체를 제공한다. 먼저, 고온들은 탄성 중합체들의 연화(softening)를 유발하여, 이는 액체/가스의 확산 속도 증가를 유발하며, 이에 의해 화학적 저급화를 가속화한다. 이러한 온도와 관련된 문제는, 물론 고압들이 문제를 더 악화시킬 수 있을지라도, 높은 압력 고려사항들에 관계없이 발생할 수 있다.
첨부된 청구항들에 의해 규정되는 바와 같이 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 전술한 수정예들 및 개선예들이 만들어질 수 있다. 예컨대, 전술된 용융성 시일에 대해 가능한 대안은, 호스 커플링의 끼워 맞춤 이전에 가요성 호스의 외부 표면 및 그의 라이너 둘레를 둘러쌀 수 있는 서셉터 테이프(susceptor tape)이다.

Claims (65)

  1. 합성 중합체(synthetic polymer) 가요성 파이프로서,
    (i) 가요성 파이프의 단부를 에워싸는 아머 층(armour layer);
    (ii) 파이프의 단부에 배치되어 아머 층을 에워싸는 파이프 커플링;
    (iii) 파이프 커플링의 오목부에 의해 형성되는 밀봉 영역; 및
    (iv) 밀봉 영역에 배치된 밀봉 재료를 포함하며,
    상기 파이프 단부는 밀봉 영역 내로 연장하며, 밀봉 재료에 접합되는, 합성 중합체 가요성 파이프에 있어서,
    상기 밀봉 재료는 비탄성중합체(non-elastomeric)이며, 밀봉 재료 및 가요성 파이프 양자 모두는 열가소성 플라스틱(thermoplastic)들 및 열경화성플라스틱(thermoset)들을 포함하는 그룹으로부터 선택된 동일한 등급의 합성 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가요성 파이프 및 밀봉 재료는 각각 반결정성(semi-crystalline) 열가소성플라스틱 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 밀봉 재료는 주입가능한 유체 또는 용융된 합성 중합체로서 제공되는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 밀봉 재료는 솔리드 용융성 시일(solid meltable seal)로서 제공되는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 솔리드 용융성 시일은, 섬유들, 조립자(coarse grain)들, 칩(chip)들 또는 미세 분말(fine powder)을 포함하는 하나 또는 그 초과의 그룹으로부터 선택된 금속 입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상이한 크기들의 금속 입자들이 솔리드 용융성 시일 도처에서 분배되는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가요성 파이프의 내부 라이너 층만이 밀봉 영역 내로 연장하는 반결정성 열가소성 플라스틱 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    보강 재료가 상기 내부 라이너 층 내에 제공되지만 상기 내부 라이너 층의 반결정성 열가소성 플라스틱 재료에 접합되지 않는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    보강 재료가 접착제 타이(adhesive tie) 층에 의해 상기 접착제 타이 층의 반결정성 열가소성 플라스틱 재료에 완전 접합되는 내부 라이너 층 내에 제공되는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 보강 재료는 나선형으로 감겨진 강 코드(steel chord) 및/또는 강 와이어(steel wire)들을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프.
  11. 제 10 항에 있어서,
    2 또는 그 초과의 별개의 나선형으로 감겨진 강 코드 및/또는 강 와이어들이 상호잠금 방식으로 배열되는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보강 재료는 가요성 파이프의 길이방향 축에 대해서 25°내지 85°사이의 각도로 감겨지는 방식으로 내부 라이너 층 내부에 배열되는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프.
  13. 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보강 재료는 유리 섬유들, 탄소 섬유들, UHmwPE(ultra high molecular weight polyethylene) 섬유들 및 아라미드 섬유들을 포함하는 목록으로부터 선택된 하나 또는 그 초과의 섬유 스트랜드(strand)들 및/또는 로빙(roving)들을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프.
  14. 제 7 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전기 가열 요소가 내부 라이너 층 내에 제공되는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 전기 가열 요소는 전도성 와이어들, 전도성 케이블들, 전도성 직물들 또는 전도성 복합재들을 포함하는 목록으로부터 선택된 하나 또는 그 초과의 재료들을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프.
  16. 제 7 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 라이너 층의 반결정성 열가소성 플라스틱 재료는, 폴리머 대 폴리머 접합에 의해 밀봉 재료의 반결정성 열가소성 플라스틱 재료에 직접 접합되는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프.
  17. 제 7 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉 재료의 반결정성 열가소성 플라스틱 재료는 폴리머 대 금속 접합에 의해서 파이프 커플링에 직접 접합되는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프.
  18. 제 7 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉 재료의 반결정성 열가소성 플라스틱 재료는 중간 접착제 타이 층을 통해 내부 라이너 층 및/또는 파이프 커플링에 간접 접합되는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 접착제 타이 층은 또한 반결정성 열가소성 플라스틱 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프.
  20. 제 2 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 라이너 층의 반결정성 열가소성 플라스틱 재료 및/또는 밀봉 재료는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 재료인 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프.
  21. 제 2 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 라이너 층의 반결정성 열가소성 플라스틱 재료 및/또는 밀봉 재료는 교차 결합 폴리에틸렌(PEX) 재료인 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프.
  22. 제 2 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 라이너 층의 반결정성 열가소성 플라스틱 재료 및/또는 밀봉 재료는 퍼플루오로알콕시(PFA) 재료인 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파이프 커플링은 금속 또는 금속 합금으로부터 형성되는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프.
  24. 제 2 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    원통형 슬리브 부재가 가요성 파이프의 단부에서 내부 라이너 아래에 배치되고, 밀봉 영역 내로 연장하는 내부 라이너 층의 일부를 지지하도록 밀봉 영역에 근접한 파이프 커플링과 협동하는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 원통형 슬리브 부재의 외부 표면은 파이프의 길이방향 중심축에 대해 예각으로 경사지는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프.
  26. 제 2 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 라이너 층은 크림프식(crimped) 또는 스웨이지식(swaged) 연결에 의해서 파이프 커플링에 커플링 되는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프.
  27. 합성 중합체 가요성 파이프를 제조하는 방법으로서,
    (i) 밀봉 영역을 형성하는 오목부를 포함하는 파이프 커플링을 제공하는 단계;
    (ii) 가요성 파이프 및 가요성 파이프를 에워싸는 아머 층을 제공하는 단계;
    (iii) 밀봉 영역 내로의 도입을 위한 밀봉 재료를 제공하는 단계;
    (iv) 호스의 단부에 파이프 커플링을 끼워 맞춤하는 단계; 및
    (v) 각각 상기 파이프 단부와 밀봉 재료; 그리고 파이프 커플링과 밀봉 재료 사이에서 밀봉 영역 내에 영구적인 중합체-대-중합체 및 중합체-대-금속 화학적 접합을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 밀봉 재료는 비탄성중합체(non-elastomeric)이며, 밀봉 재료 및 가요성 파이프의 적어도 일부의 양자 모두는 열가소성 플라스틱들 및 열경화성플라스틱들을 포함하는 그룹으로부터 선택된 동일한 등급의 합성 중합체로 구성되는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프를 제조하는 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 가요성 파이프 내에 보강 수단을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프를 제조하는 방법.
  29. 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서,
    상기 지지 부재는 상기 파이프 단부에 파이프 커플링을 끼워 맞춤하는 단계 이전 또는 이후에 상기 파이프 단부의 내부 표면 아래에 도입되는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프를 제조하는 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 지지 부재는 파이프 단부의 직경을 팽창시키도록 파이프 커플링에 끼워 맞춤하기 이전에 도입되며, 상기 팽창된 부분은 파이프 커플링이 끼워 맞춤 되면 밀봉 영역에 근접하게 지지되는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프를 제조하는 방법.
  31. 제 27 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉 영역 내에 영구적인 화학적 접합을 형성하는 단계는, 파이프 커플링의 외부에 밀봉 영역을 결합하는 통로를 통한 주입에 의해 밀봉 영역 내로 밀봉 재료를 도입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프를 제조하는 방법.
  32. 제 27 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉 영역 내에 영구적인 화학적 접합을 형성하는 단계는, 파이프 커플링을 파이프 단부에 끼워 맞춤하기 이전에 파이프 단부에 근접한 파이프 상으로 솔리드 용융성 시일을 장착함으로써 밀봉 영역 내로 밀봉 재료를 도입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프를 제조하는 방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 파이프 단부에 파이프 커플링을 끼워 맞춤하는 단계 이후에, 상기 파이프 단부의 내부 표면 아래에 지지 부재를 도입하는 단계가 후속되며, 상기 지지 부재는 상기 밀봉 영역 내의 솔리드 용융성 시일을 용융시키는 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프를 제조하는 방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 지지 부재를 도입하는 단계는, 영구적인 화학적 접합이 형성되는 동안에 상기 파이프 단부의 내부 표면에 대항하여 일시적으로 부풀게 되는 부풀림 가능한 지지 부재를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프를 제조하는 방법.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 지지 부재를 도입하는 단계 이후에 상기 파이프 단부의 내부 표면에 대항하여 지지 부재를 영구적으로 스웨이징하는 단계가 후속되는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프를 제조하는 방법.
  36. 제 33 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉 영역 내에 솔리드 용융성 시일을 용융하는 단계는 밀봉 영역으로부터 실질적으로 모든 공기를 제거하기 위해서 진공을 적용하는 단계를 동반하는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프를 제조하는 방법.
  37. 제 27 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
    가요성 파이프를 제공하는 단계 및 밀봉 재료를 제공하는 단계 각각은 반결정성 열가소성 플라스틱 재료를 포함하는 파이프 및 밀봉 재료를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프를 제조하는 방법.
  38. 제 27 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서,
    영구적 화학적 접합을 형성하는 단계는 밀봉 재료를 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    합성 중합체 가요성 파이프를 제조하는 방법.
  39. 탄성 중합체(elastomeric) 가요성 호스로서,
    (i) 반결정성 열가소성 플라스틱 내부 라이너 층;
    (ii) 가요성 호스의 단부에서 내부 라이너 층을 에워싸는 아머 층;
    (iii) 호스의 단부에 배치되어 아머 층을 에워싸는 호스 커플링;
    (iv) 호스 커플링의 오목부에 의해 형성되는 밀봉 영역; 및
    (v) 밀봉 영역에 배치된 반결정성 열가소성 밀봉 재료 또는 교차 결합 탄성중합체 밀봉 재료를 포함하며,
    상기 호스 단부에서 내부 라이너 층의 일부는 밀봉 영역 내로 연장하며, 밀봉 재료에 접합되는, 탄성 중합체 가요성 호스에 있어서,
    보강 재료가 내부 라이너 층 내에 제공되는 것을 특징으로 하는,
    탄성 중합체 가요성 호스.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 보강 재료는 반결정성 열가소성 플라스틱 재료에 접합되지 않는 것을 특징으로 하는,
    탄성 중합체 가요성 호스.
  41. 제 39 항 또는 제 40 항에 있어서,
    상기 보강 재료는 나선형으로 감겨진 강 코드 및/또는 강 와이어들을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    탄성 중합체 가요성 호스.
  42. 제 41 항에 있어서,
    2 또는 그 초과의 별개의 나선형으로 감겨진 강 코드 및/또는 강 와이어들이 상호잠금 방식으로 배열되는 것을 특징으로 하는,
    탄성 중합체 가요성 호스.
  43. 제 39 항 내지 제 42 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보강 재료는 가요성 호스의 길이방향 축에 대해서 25 내지 85도 사이의 각도로 감겨지는 방식으로 내부 라이너 층 내부에 배열되는 것을 특징으로 하는,
    탄성 중합체 가요성 호스.
  44. 제 39 항 내지 제 43 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보강 재료는 유리 섬유들, 탄소 섬유들, UHmwPE(ultra high molecular weight polyethylene) 섬유들 및 아라미드 섬유들을 포함하는 목록으로부터 선택된 하나 또는 그 초과의 섬유 스트랜드들 및/또는 로빙들을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    탄성 중합체 가요성 호스.
  45. 제 39 항 내지 제 44 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전기 가열 요소가 내부 라이너 층 내에 제공되는 것을 특징으로 하는,
    탄성 중합체 가요성 호스.
  46. 제 39 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서,
    원통형 슬리브 부재가 가요성 호스의 단부에서 내부 라이너 아래에 배치되고, 밀봉 영역 내로 연장하는 내부 라이너 층의 일부를 지지하도록 밀봉 영역에 근접한 호스 커플링과 협동하는 것을 특징으로 하는,
    탄성 중합체 가요성 호스.
  47. 제 39 항 내지 제 46 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉 재료는 주입가능한 유체 또는 용융된 합성 중합체로서 제공되는 것을 특징으로 하는,
    탄성 중합체 가요성 호스.
  48. 제 39 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉 재료는 솔리드 용융성 시일로서 제공되는 것을 특징으로 하는,
    탄성 중합체 가요성 호스.
  49. 제 48 항에 있어서,
    상기 솔리드 용융성 시일은, 섬유들, 조립자(coarse grain)들, 칩(chip)들 또는 미세 분말(fine powder)을 포함하는 하나 또는 그 초과의 그룹으로부터 선택된 금속 입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    탄성 중합체 가요성 호스.
  50. 제 49 항에 있어서,
    상이한 크기들의 금속 입자들이 솔리드 용융성 시일 도처에서 분배되는 것을 특징으로 하는,
    탄성 중합체 가요성 호스.
  51. 제 39 항 내지 제 50 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 라이너 층은 크림프식 또는 스웨이지식 연결에 의해서 호스 커플링에 커플링 되는 것을 특징으로 하는,
    탄성 중합체 가요성 호스.
  52. 제 39 항 내지 제 51 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가요성 호스의 모든 인접한 층들은 영구적인 연결로 부분적으로 또는 완전 접합되는 것을 특징으로 하는,
    탄성 중합체 가요성 호스.
  53. 제 39 항 내지 제 52 항 중 어느 한 항에 있어서,
    외부 커버 층이 아머 층을 둘러싸며 반결정성 열가소성 플라스틱 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    탄성 중합체 가요성 호스.
  54. 제 53 항에 있어서,
    보강 재료가 외부 커버 층 내에 제공되는 것을 특징으로 하는,
    탄성 중합체 가요성 호스.
  55. 제 54 항에 있어서,
    상기 보강 재료는 강 코드, 강 스트랜드들, 섬유 스트랜드들 및 섬유 로빙들을 포함하는 목록으로부터 선택된 하나 또는 그 초과의 재료들을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    탄성 중합체 가요성 호스.
  56. 제 55 항에 있어서,
    상기 섬유 스트랜드들 또는 로빙들은 유리 섬유들, 탄소 섬유들, UHmwPE(ultra high molecular weight polyethylene) 섬유들 및 아라미드 섬유들을 포함하는 목록으로부터 선택된 하나 또는 그 초과의 섬유들을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    탄성 중합체 가요성 호스.
  57. 제 54 항 내지 제 56 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부 커버 내의 보강 재료는 단방향성, 양방향성 또는 다중 방향성 방식으로 정렬되는 것을 특징으로 하는,
    탄성 중합체 가요성 호스.
  58. 제 54 항 내지 제 57 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부 커버 층 내의 보강 재료는 직물 또는 가닥 테이프(plied type)에 제공되는 것을 특징으로 하는,
    탄성 중합체 가요성 호스.
  59. 제 39 항 내지 제 58 항 중 어느 한 항에 있어서,
    스테인리스 강 인터록 커버 층은 가요성 호스의 외부를 에워싸는 것을 특징으로 하는,
    탄성 중합체 가요성 호스.
  60. 탄성 중합체 가요성 호스의 제조 방법에 있어서,
    (i) 밀봉 영역을 형성하는 오목부를 포함하는 호스 커플링을 제공하는 단계;
    (ii) 반결정성 열가소성 플라스틱 내부 라이너 층, 및 가요성 호스의 단부에서 내부 라이너 층을 에워싸는 아머 층을 포함하는 호스를 제공하는 단계;
    (iii) 밀봉 영역으로의 도입을 위해 반결정성 열가소성 밀봉 재료 또는 교차 결합 탄성 중합체 밀봉 재료를 제공하는 단계;
    (iv) 내부 라이너 층 내에 보강 재료를 제공하는 단계;
    (v) 호스의 단부에 파이프 커플링을 끼워 맞춤하는 단계; 및
    (vi) 각각 호스 단부와 밀봉 재료; 그리고 호스 커플링과 밀봉 재료 사이에서 밀봉 영역 내에 영구적인 화학적 접합을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    탄성 중합체 가요성 호스의 제조 방법.
  61. 제 60 항에 있어서,
    상기 밀봉 영역 내에 영구적인 화학적 접합을 형성하는 단계는, 호스 커플링을 호스 단부에 끼워 맞춤하기 이전에 호스 단부에 근접하게 솔리드 용융성 시일을 장착함으로써 밀봉 영역 내로 밀봉 재료를 도입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    탄성 중합체 가요성 호스의 제조 방법.
  62. 제 61 항에 있어서,
    상기 호스 단부에 호스 커플링을 끼워 맞춤하는 단계 이후에, 상기 호스 단부의 내부 표면 아래에 지지 부재를 도입하는 단계가 후속되며, 상기 지지 부재는 상기 밀봉 영역 내의 솔리드 용융성 시일을 용융시키는 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    탄성 중합체 가요성 호스의 제조 방법.
  63. 제 62 항에 있어서,
    상기 지지 부재를 도입하는 단계는, 영구적인 화학적 접합이 형성되는 동안에 상기 호스 단부의 내부 표면에 대항하여 일시적으로 부풀게 되는 부풀림 가능한 지지 부재를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    탄성 중합체 가요성 호스의 제조 방법.
  64. 제 62 항에 있어서,
    지지 부재를 도입하는 단계 이후에 상기 호스 단부의 내부 표면에 대항하여 지지 부재를 영구적으로 스웨이징하는 단계가 후속되는 것을 특징으로 하는,
    탄성 중합체 가요성 호스의 제조 방법.
  65. 제 60 항 내지 제 64 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉 영역 내에 솔리드 용융성 시일을 용융하는 단계는 밀봉 영역으로부터 실질적으로 모든 공기를 제거하기 위해서 진공을 적용하는 단계를 동반하는 것을 특징으로 하는,
    탄성 중합체 가요성 호스의 제조 방법.
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