JPS62177394A - 複合材料管継手を形成する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、それ事態、金属部材を含むことなく複合材料
で作られる照合材料管の継手の形成方法およびこの方法
を実施した継手に関するものである。

（従来技術と問題点） この種の複合材料は、ガラスファイバまたはカーボン・
ファイバまたはエポキシ樹脂などの樹脂で結合されたア
ラミドファイバなどの任意の種類のファイバによって形
成される。フィラメント巻線によって形成された複合材
料管は、その疲労耐性と耐食性、その低重量とコストの
故に疑いもなく有利である。この種の管は特に海中探鉱
または地熱エネルギーの使用などの特定分野に使用する
のに適当である。特に後者の場合、深海で取られた熱い
塩水から成る腐蝕性媒質が、施設を構成する各種要素、
例えば管、ポンプなどの耐食性の問題を生じる。これら
の要素のうち、特にポンプの懸垂管が、これを浸漬する
腐蝕性環境のほか、高圧水準および温度の故に問題を生
じる。さらに、これらの管は、保守のために定期的に組
み立てまたは分解される事ができなければならない。故
に、この種の用途のため（こ複合材料管が選ばれるよう
になり、この種の管は現在まで使用されていた特殊ステ
ンレス鋼に代わる事が有利である。ステンレス鋼管の価
格はますます高くなっている。なぜかならば、その有効
寿命を延長するためにゴム被覆が必要であり、またその
重量の故に取り扱いが困難であり、その設置のために大
型施設を必要とするからである。しかしながらこのよう
な複合材料管の生じる主要な問題点は、その継手システ
ムにある。

フィラメントの巻き付けによって形成される複合材料管
について二つの型の継手が公知である。

その第１は、巻線の中に付加または合体された金属端末
部材を含む継手である。このような端末部材は、掘削深
度が大になるほど高くなる厳しい応力、特に引っ張り応
力に抵抗するように、その支持体に対して非常に強固に
結合または一体化されなければならない。このような金
属要素を複合材料管上に固定する方法は、結合剤をもっ
て金属端末部材を被覆し、次に乾燥させ、エラストマー
を被着する第１段階から、エラストマーを加硫し、結合
剤を重合させ、次にまだ重合していない複合材料を結合
し、さらにこのように形成された管を再び重合する第２
段階に至るまで、一連の操作を必要とする。

この技術は高い引っ張り応力に抵抗する連結管をつるた
めに有効であるが、しかし遭難で、コストが高い。さら
に、腐蝕の危険を制限するためには、高価格の特殊のス
テンレス鋼端末部材を使用する事が必要である。

従って、金属部材を全く含まないいわゆる“全複合体型
”の第２の型の継手を使用する事が好ましいようである
。現在までのところ、複合材料管に使用されるこの種の
継手は特に厚い複合材料部分または純粋樹脂部分の中に
ねじ切りする事によって形成されていた。しかし前記の
用途の場合、ねじ切りされた継手は不十分であり、管の
締め付け工程が実施しにくい。

〔発明の目的および効果〕

本発明の目的は、製造が容易で、金属端末部材を使用す
る方法または単なるねじ切り装置を使用する方法に固有
の前記の欠陥を克服した複合材料管継手を形成する方法
にある。

本発明の目的は、単に一方の管を他方の管の中に嵌合す
る事によって２本の管を相互に接合するためのオス−メ
ス継手から成る。特にポンプ懸垂管用の“全複合材料型
″継手にある。このような嵌合系としては、例えば低圧
で作動する可撓性管の分野で使用されている型の継手は
、オス端末部材上に備えられたグルーブ中に弾性変形に
よってスナップ嵌合する円筒形スリーブを成す数個のト
ングから成るメス端末部材と、このスナップ嵌合をロッ
クするための滑りロックリングとを含む。

形成材料または金属から成るこれらの公知の継手は、対
応のダクトまたはパイプに接続される別個の要素を成す
。前記の要件を満たす複合材料管を相互に連結するため
には、このような型の端末部材を、これが複合材料から
成っていても、これらの複合材料管に取り付ける事が不
可能な事は明らかである。従って、本発明は、管と一体
を成す端末部材を得るように、管組立体上の全体的巻き
付け操作と、スナップ嵌合部材を成す予盛り部分を管端
部に形成する特殊の巻き付け操作と、スナップ嵌合部材
をロックするための補足要素の導入との一連の操作によ
って、管の流通部分とその両端にそれぞれ備えられたオ
スおよびメス端末部材の同時的に製造する方法を提供す
るにある。

〔発明の概要〕

本発明の方法は下記の段階を含む。

ａ）マンドレル上にストリップを巻き付ける事によって
、複合体の重合と同時に加硫されるゴム密封スキンを形
成する段階と、 ｂ）各端部においてそれぞれのスキンの上に、オス端末
部材の形成用の複合材料インサートと、メス端末部材の
形成用インサートとを周方向に巻き付ける段階と、 Ｃ）管の全長と両端のインサートの上にファイバを連続
的に巻き付ける段階と、 ｄ）ファイバをマンドレル上に巻き付ける事によって予
め別個に形成された外部スリーブを管の流通部分上に導
入する段階と、 ｅ）ファイバを巻き付け、縦方向に切断する事によって
予め形成されたストリップを、メス端末部材のインサー
ト上に新たに周方向に巻き付ける事によってメス端末部
材の形成を終了する段階と、ｆ）ファイバの周方向巻き
付けによってオス端末部材のインサートに隣接して当接
ヒールを形成する事によってオス端末部材の形成を終了
する段階と、 ｇ）全体を重合する段階と、 ｈ）継手のグルーブの補足的機械加工を実施する段階。

（実施例） 第１図と第２図について、管とその端末部材の第１形成
段階を説明する。図示されないマンドレル上に、ストリ
ップを巻き付けてゴムの管状スキン１を形成し、複合体
の重合時にこのスキン１を加硫する。次に、管の各端部
の外周にファイバを周方向に巻き付け、このファイバの
ラミネートがオス端末部材とメス端末部材の固定部材を
成す余分の厚さを生じる。このように形成された第１図
に図示のインサート２は円錐形輪郭を有し、その基部３
は管の末端を越えて延在する。この部分は図示されない
マンドレル上の巻き付けによって得られ、図示のような
内側形状か得られる。第２図に図示のインサート４は台
形輪郭を有する。これは管端部の縁区域に形成される。

前記のインサート２．４を含めて管の全長に亙って、フ
ァイバ層５を連続的に巻き付け、これを管の母線に対し
て２０°またはこれ以下のファイバ角度を有する縦方向
層と呼ぶ。次に管の流通部はファイバの外周巻線５′に
よって完成される。

さらに端末部材の形成に進む前に、管上にスリーブ６を
導入する。このスリーブの内径φＢは、インサート２，
４と整列した巻線５の外径φＡより大、仕上がりメス端
末部材の外径φＤより小である。スリーブ６は、予めマ
ンドレル上にファイバ、例えばカーボンファイバを周方
向に巻き付ける事によって形成されている。

次に、メス端末部材のインサート２の上に、ストリップ
７を配置する。このストリップはインサートの基部３を
越えて突出し、その上の新しい外周巻線８によって結束
される。これらのストリップ７も、予めファイバをマン
ドレルの上に周方向に巻きとる事によって形成されたも
のである。この巻線のファイバ方向と管軸線との角度α
−０゜の故に、これらのファイバは応力方向に対して作
用し、これらのストリップに高い引っ張り強さを与える
。この巻線８の端末部９は縦方向層とファブリック被覆
との堆積によって形成される。そののち、これらのスト
リップをダイヤモンド・チップ付け切断ホイールによっ
て縦方向に切断する。

この状態は第４図に図示されている。

オス端末部材の巻線５′の末端に第二のファイバ周方向
巻線１０の層が形成され、この巻線は後述のようにスリ
ーブのヒールとストッパを成し、密封作用を成す。この
ヒール１０の外径はスリーブ６の外径φＣに等しい。さ
らに、このオス端末部材の末端に、周方向巻線１５の予
盛りを形成し、シールグルーブを加工できるようにする
。

第１図と第２図に示すような前記の管端末部材構造が形
成されたとき、管全体を重合する。

マンドレルから除去する前の次の工程はシールグルーブ
の機械加工である。メス端末部材の外周巻線８の中に備
えられたグルーブに、第１環状シール１１を配置する。

オス端末部材においては、周方向に巻き付けられた予盛
り１５のグルーブの中に環状シール１２を配置する。も
う一つの環状シール１３は、ヒール１０のグルーブの中
に配置される。

第４図は前記のようにして形成され相互に連結する事の
できる２本の管端末部を示し、第５図は相互に連結され
た２本の管を示す。これらの管は坑井の中に垂直に、オ
ス端末部材を上にして配置される。上部骨のメス端末部
材をオス端末部材の上方に配置して下降させ、ストリッ
プ７がオス端末部材のインサート４の上を、これらの部
材の弾性の故に通過したのちに、ストリップ７の末端部
９がインサート４とヒール１０との間の環状スペースの
中に収容されて、ストリップ７がインサート４の上に締
まりばめされる。次にこれらのストリップが相互に締め
付け保持されるようにスリーブ６を下方に滑動させる。

このスリーブは例えばカーボンファイバから成り、管端
末部材を成すファイバ、例えばガラスファイバの熱膨脹
係数よりも非常に低い熱膨脹係数を有するが故に、高温
で自己締め付け作用を示す。同時に、このスリーブはＯ
形シール１１と１３に対して密封作用を成す。

このスリーブは、ヒール１０と接触するまで下降させら
れ、このヒールは、管を坑井の中に降ろす際のブロデク
タとして役立つ。管を持ち上げる際に、拘留作用の結果
、スリーブは、ヒール１０上に土着状態になる。必要に
応じて工具を配置係合させまた除去できるように、スリ
ーブ６の外側にグルーブ１４を形成する事ができる。そ
の場合シール１１と１３は外部流体に対する密封を成し
、シール１２は内部密封を成す。

管の一体部分を成し、従ってそれ自体、複合材料から成
る端末部材を得る事のできる本発明の方法により、信頼
性のある軽量な、耐食性の、また定期的に簡＋１（に組
み立て分解する事のできる管継手を作る事ができる。

前記の実施例は１個のオス端末部材と１個のメス端末部
材とを有する管について説明したのであるが、本発明の
主旨の範囲内において、これらの管上に２個のオス端末
部材または２個のメス端末部材を備える事もできる。他
の変形は層５を角度α−０°で巻き付けるにある。この
場合、インサート２の末端３の上方にこの層５を延長さ
せる事により、ストリップ７をこの層５の中で長手刃に
切断する事ができ、これによりストリップ７の別個の製
造を避ける事ができるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はメス端末部材を有する管の末端部の断面図、第
２図はオス端末部材を有する管他端の断面図、第３図は
相互に連結された２本の管端部の部分断面図、第４図は
相互に連結する前のオス端末部材とメス端末部材の部分
破断斜視図、また第５図は連結された２個の端末部材の
斜視図である。 １・・・スキン、２．４・・・インサート、５・・・フ
ァイバ層、５′・・・ファイバ巻線、６・・・スリーブ
、７・・・ストリップ、８・・・ファイバ巻線、９・・
・末端部、１０・・・ヒール、１１，１２．１３・・・
シール、１４・・・グルーブ。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 手わ″Ｃネ市　正　書　（方式） 昭和６２年２り／２日 持ム′１庁長官　黒田明雄殿 ２、発明の名称 複合相１１管継手を形成する方法およびこの方法を実施
した継手 ３、補正有する者 事件どの関係　　特許出願人 アエロスパシアル、ソシエテ、ナショナール、アンデュ
ストリエール ４、代理人 昭和６２年１月７日 （発送日　昭和６２年１　月２７日） ６、補正のり・１蒙

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、管全体の上の巻き付け操作と、オス端末部材上にメ
   ス端末部材をスナップ嵌着させる部材を管の両端に巻き
   付ける特殊操作とによって、管の流通部とそのオスおよ
   び／またはメス端末部材を製造する複合材料管継手の形
   成方法において、（ａ）複合材料の重合と同時に加硫さ
   れるゴムスキン（１）を、マンドレル上にストリップを
   巻き付ける事によって形成する段階と、 （ｂ）管の各末端において、オス端末部材の形成用の複
   合材料インサート（４）とメス端末部材の形成用インサ
   ートとをそれぞれ前記のゴムスキン上に周方向に巻き付
   ける段階と、 （ｃ）管の全長に沿って、また両端のインサート（２お
   よび４）の上に、ファイバ（５）を縦方向に連続的に巻
   き付ける段階と、 （ｄ）管の流通長の上に不純物（５′）を周方向に巻き
   付ける段階と、 （ｅ）別個にマンドレル上にファイバ層を周方向に巻き
   付ける事によって予め形成された外側スリーブ（６）を
   管の流通部の上に導入する段階と、 （ｆ）ファイバをマンドレル上に巻き付け縦方向に切断
   する事によって予め形成されたストリップ（７）の周方
   向巻線を新たにインサート（２）の上に巻き付ける事に
   よって、メス端末部材の形成を終了する段階と、 （ｇ）オス端末部材のインサート（４）に隣接してファ
   イバを周方向に巻き付ける事によって予盛り部分を成し
   てストッパヒール（１０）を形成する事により、オス端
   末部材の形成を終了する段階と、 （ｈ）この全体構造を重合する段階と、 （ｉ）シール用のグルーブを補足的に加工する段階とを
   含む方法。 ２、メス端末部材のインサート（２）は円錐形輪郭を有
   し、その基部（３）が管の末端から突出していることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項による方法。 ３、オス端末部材のインサート（４）は管の末端の縁部
   に形成され、梯形輪郭を有することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項による方法。 ４、スリーブ（６）は端末部材を形成するファイバより
   低い熱膨脹係数を有するファイバによって予め形成され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項による方
   法。 ５、ストリップ（７）の末端部（９）が α＝０°の縦方向層とカバー・ファブリックとの堆積層
   から成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項による
   方法。 ６、ストッパシール（１０）の外径はスリーブ（６）の
   外径φＣに等しいことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項による方法。 ７、環状シール（１１）を配置するためにメス端末部材
   の周方向巻線（８）の中にグルーブを加工することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項による方法。 ８、環状シール（１２）を配置するためにオス端末部材
   の周方向に巻かれた予盛り部分（１５）の中にグルーブ
   を加工することを特徴とする特許請求の範囲第１項によ
   る方法。 ９、環状シール（１３）を配置するためにオス端末部材
   のヒール（１０）の中にグルーブを加工することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項による方法。 １０、管のメス端末部材を隣接管のオス端末部材に提出
   し、メス端末部材のストリップ（７）がオス端末部材の
   インサート（４）の上を越えてその上に止着するまでメ
   ス端末部材をオス端末部材の上に嵌合させ、スリーブ（
   ６）がヒール（１０）に当接するまでこのスリーブを継
   手上を滑らせることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   による方法を実施した継手。 １１、工具の取り付けまたは取りはずしのために、スリ
   ーブ（６）の外側にグルーブ（１４）が形成されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１０項による継手。