JP2009536304A - ホースに関する改良 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
例を挙げると、家庭内の灯油又はLPGをボイラーへの供給すること;固定又は浮体式採油プラットフォームから船の貨物室まで、或いは、船貨物室から地上貯蔵設備まで、生産された油田液体及び/又はガスを運搬すること;燃料をレーシングカーに供給すること、特にフォーミュラ1の燃料補給時に供給すること;及び、硫酸などの腐食性の流体を運搬することがある。
ホースの多くの用途には、ホースがその長手方向に沿って支持される必要がある。これは、特に前述の生産された液体及び/又はガスの輸送に適用される。付加支持体なしでは、従来のホースは多くの場合、それ自身の重量、又はそこに含まれる液体の重量を支持することができない。
1.ゴム(ホース本体を形成するために加硫されたゴムラップ)。
2.ベローズ(回旋状鋼管)。
3.複合材料(2つの螺旋形のワイヤ間のフィルム及びファブリック)。
本発明はベローズホースを対象とする。ゴムホースは、それらが内面上に鋼成分を有しないという点で、複合ホース及びベローズホースと異なる。
・鋼マンドレルと鋼ワイヤとの間で摩耗すること。
・2つの材料間の摩擦係数。
・ホースの重量。
・マンドレルの撓みを制御するために用いる支持ローラーの使用。
GB2303574、DE2948416、JP08336845、JP08011138及びJP03075132は、ホース又はチューブの製造方法を開示しているが、それらはベローズホースの製造を開示していない。
最も好ましくは、ホース部は、200mm〜600mm、好ましくは300mm〜600mm、最も好ましくは400mm〜600mmの内径とともに、30m又は35m、最高約50mの長さを有する。
最も好ましくは、ホース部は、400mm〜600mmの内径ととともに、8m又は10m、最高約50mの長さを有する。
例えば、ホースが高温での使用を目的とする場合、ホースの使用温度は、少なくとも40℃又は少なくとも60℃、又は少なくとも80℃又は少なくとも100℃、最高200℃又は300℃とすることができる。
作用体積流量は、流体媒体、圧力及び内径に依存する。標準的には、1,000m3/h〜最高12,000m3/hの作用流量である。
好ましい使用温度及び圧力は、−100℃〜−200℃で、500kPaゲージ、好ましくは1、000kPaゲージ、最高2、000kPaゲージ又は2500kPaゲージの圧力である。
本発明の別の態様では、上記の使用温度、作動圧力及び/又は作用流量において、ホースからの液体の漏出なくホースを通して液体を輸送するために、上記のホースの使用を提供する。
ある実施態様において、ホースは、回旋状部分又は波形部分の第1の層の周囲に配置された、複数の回旋状部分又は波形部分を含む第2の層を含む。
ホースは、好ましくは、概して外部層である少なくとも一つの補強層、及び少なくとも一つの保護層を含む。付加的な保護層及び/又は補強層を設けてもよい。典型的に、保護層は、ホースの外部層として設けられる外装層を含む。
または代わりに、絶縁するために、2つの層の間の空間に真空を提供してもよい。
第1及び/又は第2の回旋状層又は波形層は、金属、好ましくはステンレス鋼で作ることができる。
上記のホースは、更に後述する方法及び装置によって製造することができ、以前可能であったものよりもより長い長さ及び長い直径のホースを製造することが可能になる。
第3、第4、第5などの回旋状部分又は波形部分が、所望の長さのホース部分を作成するために、マンドレルに渡って滑動させられてもよいことが理解されるであろう。
第2の回旋状層又は波形層は、第1の回旋状層又は波形層の基礎をなす部分が形成された後、第1の層と同じ方法で形成することができる。
好ましくは、マンドレルは、紙系材料、木材系材料又はプラスチックポリマー系材料(例えば高密度ポリエチレン)又はそれらの混合物で形成される。1つの特に有利な実施態様において、マンドレルは、ボール紙、すなわち製紙用パルプ製のボードである。
幾つかの状況において、マンドレルとして複合材料、すなわち基材内に配置される繊維を使用することが望ましい場合がある。複合材料は、ステンレス鋼に近いE/ρ比を有するが、密度は非常に小さい。従って、別の実施態様において、マンドレルの材料は、範囲20〜22GPa.m3/MgのE/ρ及び範囲1.0〜3.0mg/m3の密度を有する。通常、複合材料は、適切なポリマー基材内に配置される炭素、ガラス、又はポリマー繊維を含む。
概して、マンドレルは、実質的に円筒状形である。
マンドレルの長さは、典型的に、マンドレル上に作ることが求められるホース部の長さより約1000〜2000mm長いであろう。マンドレルの外径は、典型的に、マンドレル上に作ることが求められるホース部の内径と実質的に同一であろう。従って、マンドレルは、典型的に200mm又は300mm〜600mmの外径を有するであろう。
変形例において、駆動軸は存在しなくてもよく、駆動モータを用いて1つのプラグ又は両方のプラグ(存在する場合)を回転させることによってマンドレルの回転が駆動されてもよい。
ベローズの回旋が螺旋状に配置される場合のみ、マンドレルの回転が有益になると思われる点に留意する必要がある。円周方向の回旋では、ホースの組立時又はマンドレルからのホースの取り外し時のいずれにおいても、マンドレルを回転する際の利点になる可能性は低い。
ホースの組立時に、ベローズの短い部分をマンドレル上に引っ張って被せ、続いて溶接してもよい。ベローズの溶接(それは、例えば、1〜2mm厚さであってもよい)は、マンドレルの燃焼を引き起こす可能性があり、従って、これを防止するために、熱シールド及び/又はその外面上に難燃性コーティングを有するマンドレルを提供することが望ましい。
好ましくは、駆動軸は、マンドレルの各端で、プラグ及びマンドレルから外側に突出している。
好ましい実施態様において、装置は、駆動軸を回転させるように配置される駆動モータを更に含む。
本発明の非金属マンドレルは、先行技術で使用される鋼マンドレルより軽い。これは、操作及び運搬が容易であることを意味する。また、非金属マンドレルが、鋼マンドレルに要求される支持体と同じ水準を必要としないことも意味している。このことは、ホースの製造工程を容易にする。
以前には、25m〜30mを超える長さで、任意の有意な直径を有している作用ベローズホースを作ることは可能でなかった。
ホース210は、内部管状波形層212及び外部管状波形層214(そのそれぞれは、端から端まで配置される複数の波形部分212a及び214aで構成され、互いに固定されている)を含む。各層212及び214は、正弦波(又はU型又はΩ型)波形で提供される。絶縁層216は、ベローズ212と214との間に提供される。さらに、ベローズ212と214との間の空間は、絶縁を更に向上させるために真空下に置かれる。外装層218は、絶縁を更に向上させるために、外部ベローズ214の周囲に提供される。ポンプ輸送ポート220は、真空を作るために層212と214との間から空気を排出する目的で提供される。また、ホース210は、ベローズホースの各端でエンドフィッティング222を含む(図1において、1つのエンドフィッティング222だけを示す)。
ホース10は、図3A〜3Dに示される用途だけでなく、多くの他の用途に用いることができる。ホースは、極低温及び非極低温の条件下で用いることができる。
装置300は、ホース10及び200の所望の長さ及び直径に相当する長さ及び直径を有するマンドレル302を含む。マンドレル302の外径は、ホース10又は200の内径に相当する。マンドレル302の長さは、典型的に、ホース10又は200の長さより約1〜2m長い。マンドレル300は、実質的に円形の横断面形状を有するが、幾つかの状況では、他の形状が望ましい。
第1段階として、波形部分212aの1つを、マンドレル302上に引っ張って被せる。上記で留意したように、マンドレル302の外径はホース210の所望の内径に相当する。第2の波形部分212aを、マンドレル上に引っ張って被せ、かつ第1の部分212aと係合させる。各部分212aの端は、図2に示すように実質的に円形の横断面である。部分212aの隣接端の全円周囲212b(図2参照)は実質的に互いに係合し、その端を例えば溶接により共に適切に固定でき、そうなるように、マンドレル302は部分212aを支持することができる十分な曲げ剛性を有する。付加的部分212aをマンドレル302上に引っ張って被せ、所望の長さが達成されるまで、他の波形層212に溶接することができることを付け加える。
次に、外装層を外部ベローズ212上に引っ張って被せる。続いて、ポンプ輸送ポート220を介して用いて、ベローズ212と214との間の空気を排出する。続いて、エンドフィッティング222をホース210の端に取り付ける。
ホース210をマンドレル302から取り外した後、マンドレル302を処分してもよい。プラグ304、駆動軸306、及び駆動モータ308を、別のマンドレル302で使用するために保持しておいてもよい。
上記の本発明は、請求項の範囲内で、修正されてもよいことが理解されるであろう。
Claims (53)
- 2つのエンドフィッティングの間に連続的に伸びている管状ホース部を含むホースであって、
該管状ホース部が、端から端まで固定された複数の管状波形部分又は回旋状部分、及び該波形部分又は回旋状部分の周囲に配置された少なくとも一つの保護層及び/又は補強層を含み、該ホース部の内径が少なくとも200mmであり、かつ該ホース部の長さが少なくとも30mである、前記ホース。 - 前記ホース部の長さが、少なくとも35mである、請求項1記載のホース。
- 前記ホース部の長さが、30〜50mである、請求項1記載のホース。
- 前記ホース部の内径が、少なくとも300mmである、請求項1、2又は3記載のホース。
- 前記ホース部の内径が、少なくとも400mmである、請求項1、2又は3記載のホース。
- 前記ホース部の内径が、400mm〜600mmである、請求項1、2又は3記載のホース。
- 前記ホース部の長さが30〜50mであり、かつ前記ホース部の内径が400mm〜600mmである、請求項1、2又は3記載のホース。
- 2つのエンドフィッティングの間に連続的に伸びている管状ホース部を含むホースであって、該管状ホース部が、端から端まで固定された複数の管状波形部分又は回旋状部分、及び該波形部分又は回旋状部分の周囲に配置された少なくとも一つの保護層及び/又は補強層を含み、該ホース部の内径が少なくとも300mmであり、かつ該ホース部の長さが少なくとも5mである、前記ホース。
- 前記ホース部の長さが、少なくとも10mである、請求項8記載のホース。
- 前記ホース部の長さが、少なくとも30mである、請求項8記載のホース。
- 前記ホース部の内径が、少なくとも400mmである、請求項8、9又は10記載のホース。
- 前記ホース部の内径が、400mm〜600mmである、請求項8、9又は10記載のホース。
- 前記ホース部の長さが10m〜50mであり、かつ前記ホース部の内径が400mm〜600mmである、請求項8記載のホース。
- 第1の管状ベローズの周囲に配置される第2の管状ベローズを更に含む、請求項1〜13のいずれか1項記載のホース。
- 第1及び第2のベローズの間に絶縁層を更に含み、かつ第1及び第2のベローズの間の空間に真空が提供されている、請求項14記載のホース。
- 外装層が第2の管状ベローズの周囲に設けられている、請求項14又は15記載のホース。
- エンドフィッティングがホースの各端に設けられている、請求項14、15又は16記載のホース。
- 漏れることなく500kPaを上回る圧力で操作することができる、請求項1〜17のいずれか1項記載のホース。
- 漏れることなく1000kPaを上回る圧力で操作することができる、請求項1〜18のいずれか1項記載のホース。
- 漏れることなく−100℃〜−220℃の温度で操作することができる、請求項18又は19記載のホース。
- ホースからの漏出のない、500kPa〜2,500kPaの圧力での請求項1〜20のいずれか1項記載のホースの使用。
- ホースからの漏出のない、1,000kPa〜2,000kPaの圧力での請求項1〜20のいずれか1項記載のホースの使用。
- −100℃〜−220℃の温度での請求項21又は22記載の使用。
- −100℃〜−200℃の温度での請求項21又は22記載の使用。
- 2つのエンドフィッティングの間に連続的に伸びている管状ホース部を含むホースの製造方法であって、
該管状ホース部が、端から端まで固定された複数の管状波形部分又は回旋状部分、及び該波形部分又は回旋状部分の周囲に配置された少なくとも一つの保護層及び/又は補強層を含み、
マンドレルに沿って第1の管状波形部分又は回旋状部分を滑動させること、
第2の波形部分又は回旋状部分の一端が第1の波形部分又は回旋状部分の一端と係合するようにマンドレルに沿って第2の波形部分又は回旋状部分を滑動させること、
波形部分又は回旋状部分の端を固定すること、
波形部分又は回旋状部分の上に少なくとも一つの保護層及び/又は補強層を適用すること
ホース部の各端に各々一つのエンドフィッティングを取り付けること、及び
マンドレルからホースを取り外すことを含む、前記方法。 - 波形部分又は回旋状部分を共に固定する前に、ホース部の隣接する波形部分又は回旋状部分が実質的にその端の全円周囲に実質的に配置され得るように、前記マンドレルが、十分な直線を保持するための十分な曲げ剛性を有する、請求項25記載の方法。
- 前記マンドレルが、紙系材料、木材系材料、又はプラスチックポリマー系材料、或いはそれらの混合物で形成される、請求項25又は26記載の方法。
- 前記マンドレルが、ボール紙である、請求項25、26又は27記載の方法。
- 前記マンドレルが、範囲0.3〜10GPa.m3/Mg(すなわちギガパスカル×メートル3/メガグラム)のヤング率(E)対密度(ρ)の比を有する材料で形成される、請求項25〜28のいずれか1項記載の方法。
- 前記マンドレルが、0.8〜3GPa.m3/Mgを有する材料で形成される、請求項25〜28のいずれか1項記載の方法。
- 前記マンドレルが、範囲20〜22 20GPa.m3/Mgのヤング率(E)対密度(ρ)の比、及び範囲1.0〜3.0 20Mg/m3の密度を有する複合材料で作られる、請求項25又は26記載の方法。
- 前記マンドレルが、実質的に円筒状形である、請求項25〜31のいずれか1項記載の方法。
- 前記マンドレルが中空であり、その結果、駆動軸をマンドレル内の長手方向に配置することができる、請求項25〜32のいずれか1項記載の方法。
- プラグが前記マンドレルの少なくとも一端に配置され、その配置は、プラグがマンドレルに定着して固定されるように存在し、それによって、プラグの回転によりマンドレルの回転が生じる、請求項25〜33のいずれか1項記載の方法。
- 請求項33に依存する場合、駆動軸が好ましくは該プラグ又は各プラグに固定され、かつ駆動モータに接続することができる突出端を有し、それによって、駆動軸の回転により該プラグ又は各プラグの回転が生じ、その結果、マンドレルが回転する、請求項34記載の方法。
- 前記マンドレルからのホースの取外しを補助するために、前記マンドレルが犠牲マンドレルである、請求項25〜35のいずれか1項記載の方法。
- 前記マンドレルからの完成されたホースの取外しを援助するために、ホースの組立の前に前記マンドレルをプレコートする、請求項25〜36のいずれか1項記載の方法。
- 前記マンドレルが少なくとも200mmの外径を有する、請求項25〜37のいずれか1項記載の方法。
- 前記マンドレルが少なくとも300mmの外径を有する、請求項25〜38のいずれか1項記載の方法。
- 前記マンドレルが少なくとも5mの長さを有する、請求項25〜39のいずれか1項記載の方法。
- 前記マンドレルが少なくとも30mの長さを有する、請求項25〜40のいずれか1項記載の方法。請求項42 2つのエンドフィッティングの間に連続的に伸びている管状ホース部を含むタイプのホースを製造するための装置であって、該管状ホース部が、端から端まで固定された複数の管状波形部分又は回旋状部分、及び該波形部分又は回旋状部分の周囲に配置された少なくとも一つの保護層及び/又は補強層を含み、
中空の実質的に円筒状の非金属マンドレル(その周囲に該ホースを配置することができる)、該マンドレルの各端に配置されたプラグ(該プラグは該マンドレルに固定され、それによって、該プラグに印加されるトルクが該マンドレルに伝えられ、該マンドレルがその長手方向軸の周りを回転する)、及び該マンドレルの内側に沿って長手方向に伸びている駆動軸(該駆動軸は該プラグに接続され、それによって、該駆動軸に印加されるトルクが該プラグに伝えられ、該プラグが回転する。該駆動軸は、該マンドレルの少なくとも一端で、該プラグ及びマンドレルから外側に突出している)を含む、前記装置。 - 波形部分又は回旋状部分を共に固定する前に、ホース部の隣接する波形部分又は回旋状部分が実質的にその端の全円周囲に実質的に配置され得るように、前記マンドレルが、十分な直線を保持するための十分な曲げ剛性を有する、請求項41記載の方法。
- 前記マンドレルが、紙系材料、木材系材料、又はプラスチックポリマー系材料、或いはそれらの混合物で形成される、請求項41又は42記載の装置。
- 前記マンドレルが、ボール紙である、請求項43記載の装置。
- 前記マンドレルが、範囲0.3〜10GPa.m3/Mg(すなわちギガパスカル×メートル3/メガグラム)のヤング率(E)対密度(ρ)の比を有する材料で形成される、請求項41〜44のいずれか1項記載の装置。
- 前記マンドレルが、0.8〜3GPa.m3/Mgを有する材料で形成される、請求項41〜44のいずれか1項記載の装置。
- 前記マンドレルが、範囲20〜22 20GPa.m3/Mgのヤング率(E)対密度(ρ)の比、及び範囲1.0〜3.0 20Mg/m3の密度を有する複合材料で作られる、請求項41又は42記載の装置。
- 前記マンドレルが、少なくとも200mmの外径を有する、請求項41〜47のいずれか1項記載の装置。
- 前記マンドレルが、少なくとも300mmの外径を有する、請求項41〜48のいずれか1項記載の装置。
- 前記マンドレルが、少なくとも5mの長さを有する、請求項41〜49のいずれか1項記載の装置。
- 前記マンドレルが、少なくとも30mの長さを有する、請求項41〜50のいずれか1項記載の装置。
- 前記マンドレルが、マンドレルの各端でプラグ及びマンドレルから外側に突出している、請求項41〜51のいずれか1項記載の装置。
- 前記駆動軸を回転させるように配置される駆動モータを更に含む、請求項41〜52のいずれか1項記載の装置。
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