WO1993017267A1 - Double-walled construction of composite material tube, method for manufacturing the same, and device therefor - Google Patents

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WO1993017267A1
WO1993017267A1 PCT/JP1993/000247 JP9300247W WO9317267A1 WO 1993017267 A1 WO1993017267 A1 WO 1993017267A1 JP 9300247 W JP9300247 W JP 9300247W WO 9317267 A1 WO9317267 A1 WO 9317267A1
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double
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tube structure
strand
pipe
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PCT/JP1993/000247
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Charles E. Kaempen
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Daido Co., Ltd.
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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
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    • B29C70/207—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in a single direction, e.g. roofing or other parallel fibres the structure being shaped to form a three-dimensional configuration arranged in parallel planes of fibres crossing at substantial angles
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16L9/12—Rigid pipes of plastics with or without reinforcement
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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2023/00—Tubular articles
    • B29L2023/22—Tubes or pipes, i.e. rigid

Definitions

  • Double wall composite material tube structure its manufacturing method and equipment
  • the invention relates broadly to tube structures made of composite materials, but in particular, secondary sealing against fluid flowing through the pipe.
  • the present invention relates to a functional two-wall composite tube structure, a joint structure, and a method and an apparatus for manufacturing the same.
  • composite tubing has revealed the potential for mechanical coupling to quickly connect pipes and provide permanent sealing, and has been used in many fluid transport applications. Are being replaced by welding steel pipes.
  • the most reliable and economical system for transporting various fluids such as water, oil, gas, slurry, etc.
  • Eve technicians have proven that they no longer have to resort to welding steel pipes alone.
  • composite pipes have extremely smooth inner surfaces and fluid resistance to fluid flow. In addition, it has the effect of reducing the cost of pump transportation.
  • Composite pipes are more economical to bond and seal using mechanical joints than local bonding methods.
  • the speed and ease of disassembly of composite pipes, as well as their repair and replacement, has led to the economic viability of composite pipes in many fluid transport systems. It is getting stronger.
  • Another conventional method of solving the problem of secondary sealing is to use an annular cavity or an impervious material radially separated by a permeable annular structure. It uses a double-walled pipe consisting of an inner wall and an outer wall. Fluid leaks require a leak detection sensor at the planned location of the selected pipe. And monitor them continuously.
  • This type of double-walled pipe is designed to withstand the normal longitudinal and circumferential stresses applied to the pipe by fluctuating fluid pressures and flow rates. , Is designed. Forces, such pipes, cannot effectively withstand the extreme pressures of other types and the bending and compressive loads applied in commercial use. I can't.
  • the outer wall of a standard double-walled pipe is larger in diameter than the inner wall, for a given working pressure, the stress (hoop stress) is greater than that of the inner pipe. Is added. Therefore, when manufactured industrially, it is common to mold the inner wall to a thickness greater than the inner wall that acts as the primary sealing mechanism for fluid transport.
  • the inner and outer walls may be corrugated, longitudinal or circumferential ribs to enhance the integrity of the overall structure of the pipe. Or other structural elements such as spokes, clips, or permeable rigid foam
  • the double-walled composite pipes disclosed in these specifications consist of impermeable inner and outer walls separated by ribs.
  • the load-bearing composite material, including the inner and outer walls of the pipe, is typically made of impermeable fiber reinforced thermoset resin.
  • the annular gap region of a conventional double-walled composite pipe is located between the inner and outer walls of the pipe and is designed to inherently have a secondary sealing function.
  • This area encompasses the above structural elements in certain commercial applications, but is structurally non-structural.
  • the area between the inner and outer walls of the pipe is sealed, drained and filled with liquid leaking from one of the walls or filled with air, and the leak detection It has a built-in sensor or probe. Because such annulus areas are manufactured separately from the manufacture of the inner and outer walls of the pipe, they are usually overly complex in construction and expensive to manufacture, install and operate. Become.
  • the strength of the joint does not exceed the interlaminar shear or tensile strength of the matrix material making up the pipe, mainly due to standard double-wall composites.
  • the material tubing retains a hydrostatic design reference strength greater than 12 000 psi (82.7 MPa) as specified in ASTM D2992. ing.
  • the traditional of this type These pipes have a relatively large longitudinal distortion, and as a result, tend to be excessively stretched during use. Pipe elongation causes buckling stress. To counter this buckling stress, the pipes must be buried underground or specially designed pipe fasteners must be used.
  • An expansion loop or special compensator compensates for the expansion of the pipe due to temperature changes in the pipe material and changes in Z or longitudinal stress. Used for:
  • the joint structure used to join and seal the inner walls of the pipes also joins the outer walls of adjacent pipes at the same time and does not need to be sealed. This reduces the need for pipes to be structurally integrated. Furthermore, there is no permeable response structure between the impermeable inner and outer walls. In addition, the pressure and flow velocity of the fluid leaking from the broken inner wall are usually no. It is not deterred in Eve.
  • the present invention solves the above technical problems and provides a tube structure with a high degree of structural integrity, inherent secondary sealing capability, and quick and economical manufacturing and construction. It is intended to provide Disclosure of the invention
  • the tube structure of the present invention is composed of multiple layers including a layer composed of a fiber and a curable adhesive for dipping the fiber to form a solid-phase matrix. . At least one layer of this layer
  • the structure adopts a structure that reduces the flow velocity and pressure of the fluid leaking from the broken pipe wall and suppresses the fluid leakage. In addition, this layer withstands operating pressures in the pipe and high strain rate stresses caused by shock and hydrostatic shock loads, so that the internal impermeable layer does not rupture, A structure to absorb this is adopted.
  • a preferred tube structure that is an embodiment of the present invention comprises an opaque first layer, a permeable second layer surrounding the first layer, and a permeable third layer surrounding the second layer. And an impermeable fourth layer surrounding the third layer.
  • the first and fourth layers are preferably made of a fiber-reinforced thermosetting polymer resin.
  • the second layer is preferably made of a circumferentially oriented continuous fiber reinforcement, while the third layer is preferably made of a circumferentially oriented continuous fiber reinforcement. It consists of:
  • the fibrous reinforcement in each of the second and third layers contains numerous small cracks, so that the second and third layers are fragile such that they form a permeable annular structure. It is preferable to be embedded in the matrix. .
  • FIG. 1 is an isometric view showing a partial cross section of a flanged joint of a pipe.
  • FIG. 2 is an isometric view of the same pipe as that of FIG. 1 viewed from the opposite direction and shown in a partial cross-section, and also shows micro cracks formed in the inner layer.
  • Fig. 3 is an enlarged view of the microcracks in the part surrounded by the ellipse A in Fig. 2.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view schematically showing a component configuration of a pressurizing device for measuring a change in pipe length.
  • Fig. 5 is a partially enlarged view showing the connection between the two pipes, the terminal seal, and the mounting position of the leak detection sensor.
  • FIG. 6 shows a cross-section of a seal ring that works by pressurizing the connection.
  • FIG. 7 shows a longitudinal section of a joint combining a sloping structure and another type of ring seal.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing two pipes joined and sealed by a joint. However, for ease of illustration, only the outline of each layer is shown schematically.
  • FIG. 9 is a view similar to FIG. 8, but with a complete cross-section and with the seal ring compressed and fixed in connection.
  • FIG. 10 is an isometric view in which the plugs of the coupling and the terminal are developed.
  • FIG. 11 is a developed view showing a two-piece forming die for forming a half-cylindrical fitting and a knife for separating the half-fitting.
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing an apparatus for orienting a strand code in a longitudinal direction when a pipe is formed on a mandrel. You.
  • FIG. 13 shows a cross-sectional view of the arrangement of the above-mentioned strand code on the molding surface of the inclined structure and the half flange.
  • Fig. 14 is a view similar to Fig. 13, except that the strand cord is hardened, and the mold for forming the joining flange after trimming and the half-joining fixture are formed. Indicates the position of the mold (Fig. 11).
  • FIG. 15 shows a mandrel-supporting mobile platform that includes a removable mandrel axle mount.
  • Fig. 16A is a side view of the cured pipe with the flange mold removed and the half-joint mold closed around the joint. .
  • Figure 16B is a cross-sectional side view showing the end of the pipe, mounted on the mandrel, with the removable locking pin and shaft mounted on the mandrel. It has become.
  • Fig. 17 is a cross-sectional view showing the final positions of the forward / backward driven plug and the terminal fixing plug after the pipe has been removed from the mandrel.
  • Fig. 18 is the same as Fig. 16B, but shows the position of the follower plug and the start of the second terminal plug.
  • FIG. 19 is a longitudinal cross-sectional view of the assembly of the locking pin and the mandrel shaft removed from the mandrel.
  • FIG. 20 is a side view of the assembly of the locking pin and the mandrel shaft as viewed from the end face.
  • FIG. 21 shows the warp ribs used for the second layer of pipe, using alternating strands of continuous fiber impregnated with resin and unimpregnated strands.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a device for making an iron.
  • Fig. 22 is a schematic diagram of an apparatus for making a warp ribbon for the third layer of pipe.
  • Fig. 23 shows no. It is a schematic diagram which shows the order of the work process of the work station used for molding of a set of eves and fittings.
  • Preferred embodiments of the present invention fall into one of the eight categories of maximum test pressures shown in Tables 1-2, and the composite duplex shown as pipe 30 (FIG. 1). It has a wall tube structure.
  • Tables 1-2 show the two-layered annular structure between the impervious inner layer or liner 38 and the impervious outer layer or canopy 39
  • the maximum test pressure shall be at least 2 at the maximum operating pressure, immersed in water at an ambient temperature of less than 150 ° F (65.6 ° C) and assuming a minimum life of 25 years. It was calculated as a double.
  • Table 3 is a table of recommended thicknesses of each of four layers constituting a specific example of the pipe of the present invention belonging to the category of pressure shown in Tables 1 and 2.
  • the test pressures shown in Tables 1 and 2 were measured along the length of the cylindrical half-brace fitting 32 held in the cylindrical connecting sleeve 33 (Fig. 13). It is based on the total value of tensile strength.
  • the halves of the coupling sleeve 33 in the coupling assembly can withstand the terminal load applied to the flange 70 of the pipe under internal pressure. This working pressure is calculated by the following equation.
  • P is the maximum test pressure (P si) (maximum working pressure, equal to twice the MOP) designed to withstand the pipe
  • L is the terminal plug.
  • P si maximum test pressure
  • L maximum working pressure, equal to twice the MOP
  • A is the cross-sectional area (square inch) of the coupling terminal 35 (Fig. 4) with pipe flanges. The area “A” is calculated by the following equation.
  • D is no.
  • T is Bruno, of 0 Lee Breakfast This is the thickness when the total thickness (four layers) of the pipe wall is more than 0.4 inch (10.16 mm). 'When the total thickness of the tube wall of Eve is less than 0.4 inch (10.16 mm), the cross-sectional area of the joint end is 0.7854 x ⁇ D + 1.5. ) Level equal to 2 .
  • the total pipe wall thickness (T) is one of eight thicknesses shown in Table 3.
  • the third layer of pipe permeability 36 (Fig. 4) consists of a unidirectional strand aligned in the longitudinal direction, and its thickness (TL) is 30 pipes. Equal to 13 of the total wall thickness of the tube.
  • the second layer 37 of the pipe permeability is made of a glass fiber strand aligned in the circumferential direction, and its shared design strength (SC) is 500,000 psi ( 3 4 5MPa).
  • the allowable design strength (S L) of the third layer 36 of the pipe is 3500 psi (24.1 MPa).
  • This strength depends on the lateral shear strength of the third layer 36 of the pipe or the inner layer 36 'of the flange at the junction. Both layers 36 and 36 'contain strands of woven fibers aligned longitudinally ( Figure 8).
  • the double wall composite pipe according to the present invention has an inner diameter (D) of 6.0 inches (15.24 cm).
  • D inner diameter
  • Type Assuming that the total thickness of the tube wall is 0.4 inch (10.16 mm).
  • the area of the coupling end face of the pipes 0. 7 8 5 4 X ( 6 + 1. 5) 2, Chi immediately, 4 4. 1 8 square inches (2 8 5 cm 2), Bruno.
  • the thickness (TL) of the third layer 36 of the eve is T / 3, that is, 0.13 inch (3.3 mm). If the allowable design strength of the third layer is 35,0 OO psi and the thickness of the third layer is 0.13 inch (3.3 mm), the circumferential
  • the maximum allowable terminal tensile load per 1 inch (25.4 mm) width is 35, 0000 X 0.13, that is, 4,550 lb.
  • the total terminal tensile load (L) that the third layer 36 and the pipe fitting can withstand is 4,550 X 3.14 16 X
  • the minimum thickness (TC) of the second layer 37 of the pipe is given by: Calculated.
  • the circumferential stress of the circumferential reinforcement consisting of the second layer 37 is the circumferential stress of the circumferential reinforcement consisting of the second layer 37.
  • HDBS static pressure design standard strength of glass fiber reinforced thermosetting resin, which is a preferred material for 37, 62,000 psi (428MPa) should not be exceeded.
  • P is the internal pressure of the pipe (psi)
  • D is the inner diameter (inch) of the pipe
  • TC is the thickness of the layer 37.
  • the recommended maximum test pressure for a 20-inch diameter (50.8 cm) double-walled pipe is 1.0 tube thickness. When the inch (25.4 mm) is reached, it becomes 2.056 psi.
  • the maximum circumferential stress applied to the layer 37 having a thickness of 0.4 inch (10.16 mm) can be obtained by the following calculation.
  • Materials suitable for forming the impervious inner layer i.e., the first layer 38 and the impervious outer layer, i.e., the fourth layer 39, have less elongation upon tensile fracture. Both consist of 5% woven fabric reinforced thermoplastics.
  • layers 38, 37, 36, and 39 are referred to as layers 1, 2, 3, and 4 according to the order in which they are formed from the inner layer to the outer layer. I will do it.
  • Elastic resins include vinyl ester and elastic epoxy. It contains a suitable binder resin that is well known to molding engineers of plastics (Corezyn 8520 manufactured by Interplastics), polyurea elastic material, and other composite pipes.
  • Each layer of 36 and 37 which constitutes a two-layer permeable ring-shaped structure, is composed of a continuous strand 40 of glass fiber reinforcement and a low-stretch, easily crackable polymer.
  • This is matrix 41 (Fig. 21 and Fig. 22).
  • Suitable glass fiber reinforcements are commercially available [Fiber Glass Industries (Amsterdam, New York) Flexstrand product code # 220-CO-700 E glass roving: 1 point Length force per end 2 225 yards).
  • Suitable matrices include a soluble acid salt having a viscosity of about 100 centivoise and a curable poly (isoestalate) polyester (Ashland Chemical Co. (Columbus, Ohio)).
  • Aropol 7240 W Other suitable arrowhead reinforcements and crack-prone matrices recognized by composite pipe molding technicians can also be used.
  • Fig. 23 shows the pipe 30 and the cylindrical halving fitting 3 2
  • FIG. 10 is a schematic plan view of a work station device and process in which a mandrel holding and moving gantry is sequentially fed into the entire process of manufacturing (FIG. 10).
  • the mandrel has a diameter of 2 to 6 It is supported and supported on a holding / moving base 43 (Fig. 15) made to fit the mandrel up to the 0 inch.
  • the mandrel 42 attached to the holding and moving base first moves to the mandrel preparation work station "A". .
  • the cylindrical mandrel surface 44 and the forming surface 45 of the two cylindrical half-joints following the end of the surface 44 are cleaned, inspected and properly demolded. Apply agent.
  • the mandrel 42 then moves to the first layer liner molding station "B".
  • the mandrel is attached to a mandrel traverse drive 46 for forming the first layer 38.
  • the device includes a conventional two-component mixing weighing system (not shown) that handles pre-mixed, fast-curing, semi-flexible polymers.
  • the terminal portion of the first layer 36 preferably has an outer diameter of the sealing surface 47, preferably at least at an inner diameter of the third layer 16.
  • the molding surface should be expanded radially outward so that it becomes even.
  • Fig. 13 is the flange connection end of the pipe, which is located close to the seal surface forming ring 50 (Fig. 13) and has a high-speed hardening matrices.
  • the fiber winding is used to align the pipes so that an inclined structure with an inclination angle of about 15 ° can be formed at both ends of the pipe.
  • Fig. 7 shows a prefabricated inclined structure 51 (for example, the one used at the left end of pipe 30 in Fig. 1). It can be mounted directly on a mandrel to form a pipe, and can be integrated with the compressible resilient inclined seal 52 (which replaces the seal 77 described later).
  • the mandrel attached to the holding / moving gantry is the work station for forming the second layer.
  • Fig. 1 shows an apparatus that uses alternately unimpregnated and impregnated continuous fibers to make a drop 55 and a ribbon 55 for filament winding.
  • the mandrel is on the filament winder While traveling past the wing matrix coating device, the rib 55 is wrapped around the mandrel until the second layer is of the desired thickness.
  • FIGS. 22 and 23 schematically show a device for forming a strand code 59 for placing on the second layer 37 (FIG. 12). Show. The strand code is drawn from the molding unit 60 to a computer-controlled brush 61 and directed to the beginning of the formation of the third layer 36. Fig. 22 further shows the use of unimpregnated fiber strands for impregnating the wine with the combined fibers.
  • a schematic diagram of an apparatus 62 called a strand code matrix coater is shown below.
  • the strand code forming apparatus 60 having a small resistance is configured by using a strand code obtained by aligning the strand code 59 in the longitudinal direction with the second layer 3. 7 and halves Feed to the traversing strand code drawer used to place it on the mold surface 4 5 ( Figure 12) .
  • the starting end 63 of the strand code 59 is tied to the locking pin 64 so that the strand code Are arranged in the length direction on the second layer 37, and sequentially loop around the stop pin while drawing a loop 63 '.
  • a layer in the longitudinal direction of the strand code is continuously formed.
  • a parallel strand code structural layer is formed which is pulled around the locking pins arranged in a circle facing each other.
  • the diameter of each locking pin must be such that the strand cord unloading device can pass through the pin during the formation of the loop and the fixing of the strand.
  • the circumferential spacing is about 0.65 inches (16.51 mm) ( Figure 20).
  • the mandrel bin implant ring closest to the mandrel drive end 80 Cut the strand cord at the position of the terminal of the end ring 50.
  • the end of the strand code which spans the recess 45 of the flange forming mold 65 of the fastener, is impregnated with a matrix-impregnated strand.
  • the tape or reinforcement tape into the mold by manual or automatic winding in the circumferential direction.
  • annular split (removable) type pipe-coupled flange forming die 69 is attached to the fourth layer.
  • One twist strand code impregnated with a resin by a coating device (not shown) is inserted circumferentially between the molding die and the third layer strand 59. Wrap to form a pipe-coupled flange 70 ( Figure 1).
  • Fig. 23 following the winding of the pipe-coupled flange material and the mounting of the respective molds, either the mounting on the holding and moving stand or the mandrel 42 is cured. Move to Yon "F" and enter the matrix curing unit.
  • the various matrix materials that make up the composite pipe harden. After the pipe and coupling matrix material has hardened, move the mandrel 42 attached to the holding and moving platform to the pipe release work station "G". You. At this time, the flange molding die 69 is removed, and the end face of the third layer 36 of the pipe is formed so as to be flush with the sealing face 47 of the pipe. Next, the strand code constituting the layer 36 is cut and trimmed.
  • FIG. 16A shows the flanged end of the hardened pipe on the drive end 80 side of the mandrel 42, and the specified end before disassembly and removal of the halving fastener.
  • FIG. 8 is a view showing a molding die 67 of the coupling tool in a state where it is attached to a position and tightened.
  • FIG. 16B is a cross-sectional view showing the attachment of the locking pin and the mandrel shaft 66 to the end of the mandrel opposite the drive shaft. Supporting device for removing and securing the mandrel Turn the mandrel shaft bolt 72 while supporting it with a (not shown), and remove the mandrel shaft 66 from the mandrel 42.
  • the first terminal plug 34 (Fig. 18) with rubber driven plug 76 is a complete set of fasteners
  • This set of fittings comprises a compressible elastic seal ring 77, a half-fitting fitting 32, and a retaining sleeve 33 surrounding the fitting.
  • a suitable pipe release liquid for example, water
  • the pipe is pressed into the annular cavity 34 b surrounded by the terminal plug 34 and the pipe is separated from the mandrel.
  • the plug 34 moves to the right in Fig. 18 so as to pull out the nozzle from the mandrel card, while it is driven
  • the plug runs along the inside of the pipe. Move to the left to the position shown in Fig. 17 away from the mandrel.
  • a passage 34a ' is provided in the terminal plug 34' so that air can flow out. No ,. Eve
  • the pipe is supported by two movable holding frames 74 (Fig. 23).
  • Figure 17 shows the final position of the driven plug 76.
  • the pipe released from the pipe and held by the pipe holding base 74 is the work station “I” for the final processing of the pipe 30. Go to.
  • the pipe is pressurized using the apparatus shown in FIG. 4 in the following manner, and the second layer 3 constituting the annular structure 31 is formed.
  • a number of longitudinal and circumferential microcracks are intentionally created.
  • the operation includes making the annular structure 31 transparent.
  • the pipe 30 is first placed on the “low friction” support roller 79.
  • the released pipes are mechanically connected to the pipe flanges by driven plugs 76 (located in the position shown in Fig. I7) by a set of fittings 68 respectively.
  • the mold release liquid remains filled between the sealed terminal plugs 34 and 34 '.
  • a small number of dial gauges 81 calibrated to measure the change in pipe length "L" in increments of less than 0.010 inch (0.0254 mm) Both are mounted on opposite ends of a pressurized pipe.
  • the pipe is pressurized with the hydraulic pump system 82, the pressure gauge 83 is read frequently, and the pressurization rate is increased to approximately 1 O psi / min.
  • the change shown in the dial gauge kept at (P a) is It is an accurate measure of the change in length (L).
  • the change in pipe length is preferably measured at least every 10 minutes, and the longitudinal distortion (s) is determined by the following equation.
  • d L is the change in length obtained as the average of the readings of the two pairs of dial gauges over a 10-minute interval
  • L is the pair of dial gauges.
  • the strain rate (sZT, inch inches / min) is the ratio of the strain (s) after a predetermined time (T) to the time.
  • Hydraulic pumping system 82 has a double-walled pipe pressurized at a rate of 0% as the maximum average strain rate as measured over a period of 30 minutes or more. Control so that the value does not exceed 0. 0 0 0 1 1 (inch Z inch length, mm / mm Z minute).
  • the second layer 37 and the third layer 36 constituting the annular structure 31 include the circumferential strand of the second layer 37 and the third layer 3. Tensile strength of the brittle matrix that bonds the longitudinal strands together.
  • Figure 3 is a typical cross-sectional view of the pipe body, showing the microcracks making the annular layer 31 permeable.
  • the pressure gauge 83 indicates that the pipe pressure has reached the maximum test pressure (Tables 1-2), the double-walled composite material pipe shown in Figures 1 and 2 is shown. 30 production completed It is done.
  • this pipe Due to the permeable hiding structure of the second layer 37 and the third layer 36, this pipe has a wide range of operating pressures (for example, 10 000 to 2000 OOO psi is between 69 and 140 MPa.) Not only burrs, but also shocks applied during use of the eve (static water pressure shock ("water nose") It also has resistance to high strain rate stresses such as “ The permeable annular structure further has a function of preventing liquid leakage caused by the destruction of the first layer 38. .
  • Fig. 6 shows the connection of two pipes connected in a longitudinal direction to the adjacent ends, and Fig. 6 has seal end faces 77 'on both sides to seal the pipe with the seal face of each pipe.
  • the figure shows a cross section of a compressible seal ring 77 divided into two parts. Along the periphery of the seal ring, there is formed an annular groove 85 to be fitted with an annular holding flange 86 formed on the inner surface of the half-joint 32. .
  • FIGS 8 and 9 show that, in that order, the connecting flanges of the pipes can be compressed as the sealing faces 47 approach each other by fitting the halves into the fittings. It is shown that a large sealing ring 88 is compressed to approximately 90% of its original width. No ,. Eve sealing surface 4 7 and no.
  • the outer diameter (0 D, unit is inch) of EvFlange 70 is determined by the following formula.
  • ⁇ D D + 1.5 + 2 x (T-0.4) inch
  • D is the inside diameter of the pipe
  • T is the total wall thickness.
  • the seal surface of the eve and the outer diameter of the flange are equal to the following formula.
  • the stiffness of pipe 30 (measured in tensile modulus in the longitudinal direction) is from 3,500,000 psi (240,000) to 26,0 psi when internal pressure is applied. It also increases to 0,000 psi (176 GPa). To demonstrate this unique feature, the total wall thickness is equal to 0.4 inches (10.16 mm). Pipes 20 feet (6 m) in length were made according to the method outlined above. The total elongation of the pipe, measured during pressurization to 100,000 psi (69 MPa) after manufacture, is 0.3 in (7.6 mm), which is long. 0.0 1 2 5 inch Z-inch (mm Zmm) distortion in the direction Equivalent to The longitudinal load applied to the end of the pipe under internal pressure is 96,000 lb (43,700 kg)
  • the cross-sectional area of the annular structure consisting of the second layer and the third layer 36 that supports the terminal load is approximately 3.0 square inches (19.3 cm 2 ).
  • the longitudinal stress that the annular structure bears is about 32,000 psi (320 MPa).
  • the effective tensile modulus in the length direction is obtained by dividing the stress in the length direction by the strain in the length direction.
  • the values 25, 600, 00 Osi (177 GPa) are close to the tensile elastic modulus of steel (30, 00, OOO psi), and the magnitude is It is about 7 times larger than glass fiber reinforced thermoset resin material by ordinary filament winding.
  • this favorable property of high elastic modulus reduces the total elongation of the pipe and reduces the compression seal on the pipe seal surface 47.
  • the maximum elongation of the pipe can be adjusted by the pipe to eliminate the need for an inflatable loop in long pipe pipelines.
  • the lengthwise elastic modulus obtained by pressurization which is characterized by a pipe made under pressure according to the theory of the present invention and under pressure, is explained as follows. Cracks uniformly in the matrix between the longitudinal strand code and the circumferential arrowhead strand (microcracks 78 and 78 ', (Fig. 3), the force to increase the diameter of the second layer 37 of the pipe and the diameter of the third layer 36 of the pipe also increase. Attempt to increase. Radial forces trying to increase the diameter of the third layer also act to shorten the length of the third layer C, reducing longitudinal distortion.
  • the load applied to both ends of the third layer 36 compresses the second layer 37 underneath and attempts to reduce the diameter.
  • the longitudinal strand 59 forming the third layer 36 with the load applied to both ends becomes the circumferential strand 59 forming the second layer 37. Try to reduce the distortion of the code.
  • the high tensile modulus shown in the second layer makes the inside diameter of the pipe constant and dimensionally constant over a wide range of internal pressures. (Manufacture of aligned ribbon 55 for winding)
  • the clean 53 supports a package 88 for taking in the continuous fiber from which the strand 40 is taken out.
  • the crysole 53 is located between the creel and the rotating mandrel 42, the filament winding coil.
  • it is positioned to supply a strand.
  • the opening for intake and the cage of the bing 88 have an inner diameter of about 6 inches (15 cm), an outer diameter of 11 inches (28 cm), and a height of 10.5 inches.
  • the number of filaments per mouth is about 2,000 per strand, and the diameter of the filaments is 24 ⁇ m (0.00.009). 5 inches).
  • the cross-sectional area of one unimpregnated glass strand is 0.0014 in square inch (0.914 mm 2 ).
  • Each filament is manufactured in E-Glass, and is used to provide a bond between the matrix and the glass fiber surface. -Coating) Coated with a coupling agent.
  • the volume ratio of the glass fiber to the resin matrix is determined by the cross-sectional area of the resin matrix even if the cross-sectional area of the resin-impregnated strand, 1Z3, is small. It is desirable to set it to 2 so that it is equal to.
  • Average cross-sectional area of impregnated strand 56 when impregnated with desired amount of filament winding matrix resin 41 Is 0.022 square inches (1.42 mm 2 ).
  • a single impregnated strand can support a high load of 2775 lb (125 k) before breaking. I can do it.
  • This rupture strength is almost twice the strength of the hydrostatic pressure reference design (HDBS) 62,00 Opsi (428 MPa) in ASTMD 2992A.
  • the filament-winding matrix resin has an viscosity of approximately 350 centimeters and contains approximately 45% by weight of styrene monomer. Talic acid polyester resin.
  • the minimum time that the fiber strand will stay in the matrix overnight is about 1 Z 2 Seconds.
  • This impregnation efficiency is at least 9 inches (23 cm) deep in the matrix of the coater tank and the speed of the strand passing through the coater Is obtained below 36 inches per second (91 cm).
  • the total thickness of the pipe wall is 0.2 inch (5 mm).
  • the thickness of the filament winding layer of the second layer 37 needs to be 0.1 inch (2.5 mm). This lamination thickness is obtained by filament winding a four-inch wide ribbon five times on the mandrel.
  • the mandrel can be used for the matrix-impregnated ribbon supply device. With a single wrap, the total thickness of the filament winding layer can be adjusted.
  • the effective winding length of the mandrel is 20 feet (6 m), and the effective winding width of the ribbon is 0.8 inches (2 cm). Assuming that if the rotation speed of the mandrel is 120 rPm, the mandrel holding / moving pedestal 43 will move at a speed of 1. You must traverse at a speed of 6 inches (4 cm). Excluding the 4-inch length adjacent to the end ring at the front and rear ends of the mandrel, the required 0.1-inch (about 3 minutes) to the mandrel is approximately 3 minutes. It can be used for filament winding with thickness of 2.54mm).
  • Each strand 40 is initially led to the strand guides 89 and 90 attached to the clinium, and the stationary matrix coater tank 9 2 is guided to an unimpregnated strand guide comb 91 which is positioned horizontally above.
  • the strands guided by the unimpregnated strand guide combs alternately with the matrix impregnating bar installed at the bottom of the matrix mixer. It is drawn under 3. It is then pulled out of the bath and the impregnated strand is placed above the liquid matrix 41 and in front of the impregnation bar. , And further between a pair of horizontal squeeze bars 95 to be guided under a strand set unit 96.
  • the other half of the unimpregnated strand guided to the unimpregnated strand guide comb traverses over the ko-evening at the same time as the above-mentioned strand impregnation, It is led directly between the horizontal squeeze bars 95, where it comes into contact with the impregnated fiber strand 56 and, due to its capillary properties, is transported to the impregnated arrowhead strand.
  • the impregnated fiber strand, together with the fiber strand 57 containing the resin as described above, comes out of the squeeze bar and is aligned without resin dripping.
  • the aligned ribbon is an arrowhead strand assembly that controls the width of the filament winding ribbon wrapped around the mandrel.
  • the thickness of the third layer 36 is 0.1 inch (2.5 mm), that is, 13 of the total thickness of the pipe wall. 6 inches (15.2 cm) in diameter.
  • the number (N) of locking pins 64 used in the pin ring 64 of the eve is calculated by the following equation.
  • the third layer 36 is formed by a group of substantially parallel strand cord loops disposed on the second layer.
  • Each strand The code consists of a number of continuous glass fiber strands, each of which is secured to one of the locking pins, as shown in Figure 12. It has been done. This continuous strand code is formed using a glass mouth with a count of 22 yards (205.74 m) per pin.
  • the traversing strand code brassier is looped around the mandrel between the stop pins by a loop.
  • the total number of strands (NP) was calculated by the following equation.
  • AS is the cross-sectional area of each individual row, and “AL” is oriented in the longitudinal direction, and the fiber strand constituting the third layer 36 is cut. Area.
  • the value of "AL” is obtained by the following equation.
  • a L 3 .1 4 16 X (D + 2 T I + 2 T C + T L)
  • TI is the thickness of the first layer
  • TC is the thickness of the second layer 37
  • TL is the thickness of the third layer 36.
  • each of the impregnated strands is 0.02 square inches (1 inch per strand using a strand of 225 yards). 4 2 mm 2 ).
  • the total number of strands (NP) composing the third layer was 918 as calculated by the following equation.
  • the number of strand cords forming the third layer is equal to twice the number of strand cords (one side).
  • the number of continuous strand rovings (NS) that make up each strand cord loop is calculated as follows, and the number of strand cords is calculated as follows: The number of hits was 12.2.75.
  • the cryll 53 is connected to the adjacent strand code matrix connector 62 by a strand. It is possible to hold at least 13 in-box roving packages 88 for supplying material.
  • the residence time of the fiber strands constituting the strand code 63 in the matrix coater tank is 1 Z 4 seconds. It is. This dwell time is at least 9 inches (23 cm) in the depth of the matrix in the tank and the speed of the strand passing through the tank is limited. Equipment less than 7 inches per second (182 cm) was specified.
  • the unimpregnated fiber strand 40 is drawn out of the 13 strand take-in strand supply packages 88 held by the cryll 53. Each strand passes through the strand guides 8, 9, and 90 located at the top of each strand supply package, and Strand matricsco located on the side from which the shaft of the drill is removed Through the horizontal annular strand assembly ring 97 installed at the top of the tank Supplied. The collected unimpregnated fiber strands are then sent to the matrix tank, which is located horizontally near the bottom of the matrix tank. Guided below rotatable impregnation bar 98. The fiber strand impregnated with the resin is further led to a strand code forming apparatus 60 through an adjusting roller apparatus 99.
  • the devices 60 are arranged at right angles to each other and define a low-friction, strand-formed outlet 60 ′. It is preferred that it is composed of two pairs of isometric and parallel rotatable rods.
  • the outlet has a cross-sectional area of 0.0286 sq. Inch (18.lmm 2 ), and 13 impregnated fibers constituting the strand code 59 Equal to the total cross-sectional area of the strand. To obtain this cross-sectional area of the strand code, the spacing between each pair of rotating bars is set to 0.169 inch (4.3 mm). ing. .
  • the strand code 59 is connected to the locking pins 64 attached to the pin rings 64 ′ at both ends of the mandrel.
  • the code forming window should be moved so that it can move periodically between the two highest positions.
  • the nitka, and the strand code bow that traverses in the axial direction are supplied between the pulleys of the extraction unit 61.
  • the distal end 63 of the strand code 59 is connected to the strand code forming unit 60 by the strand code emitted from the bow I.
  • the loop of the strand code becomes continuous. And the pipe is completed as described above.
  • the outside diameter of the coupling flange 70 is at least within the pipe 30 It is preferable that the pipe is approximately 1.46 inches (37.1 mm) larger than the diameter, and the total pipe wall thickness is approximately 0.1 to 0.4 inches (2. It is preferably in the range of 54 to 10 I 2 mm).
  • the outer diameter of the flange is measured by adding the amount "DE” to the inner diameter (ID) of the pipe. It is preferable that what is added be roughly equivalent.
  • "DE” is equal to 1.46 inches plus twice the amount (T-0.4) inches, as expressed by the following equation:
  • the total thickness of the pipe wall of the pipe is set to a value to be divided by 0.05 inch (1.27 mm), and is set to 0.05 to 1.0 inch (1.0 mm). 27-25.4 mm).
  • the thickness of the third layer 36 is at least approximately one-third of the pipe wall.
  • the end points of the third layer 36 and the fourth layer 39 are preferably provided with a ring-shaped connecting flange 70 at least at one end of the pipe.
  • the thickness (TC) of the second layer 37 expressed in inches is determined by the following equation.
  • P is the maximum test pressure (psi)
  • ID is the inside diameter (inch) of the pipe
  • SC is the maximum second layer pressure. It is the allowable tensile strength.
  • the maximum pipe test pressure is governed by the thickness (T L) of the third layer 36 and is determined by the following equation.
  • A square inch is the cross-sectional area of the pipe flange 70 according to the following equation.
  • 0DF is the outer diameter of the pipe flange.
  • EL is the maximum endurable load (Pond) of the third layer connected to the pipe flange.
  • the maximum terminal load measured at the pon is determined by the following equation.
  • TL is the thickness (inch) of the third layer
  • DL is the diameter of the third layer
  • SL is the lateral shear strength (psi) of the third layer.
  • the maximum design tensile strength of the second layer 37 is at least about 50,000 psi (345 MPa).
  • the maximum design transverse shear strength of the third layer 36 is preferably at least about 35,000 psi (24.1 MPa).
  • "DL" is determined by the following equation.
  • the axial thickness of the seal ring 77 in its uncompressed state for many conceivable applications, the seal thickness Approximately 1 inch (25.4 mm). Also, the outer diameter of the seal ring is at least approximately equal to the inner diameter of the fitting.
  • the axial spacing (CD) of the bottom of the coupling flange is determined by the following equation. .
  • CW is the thickness of the sealing ring compressed in contact with the sealing surface
  • FL is the base force of the pipe flange. Measured. Equal to the length of EveFlange 70.
  • the compressed thickness of the sealing ring between the sealing surfaces of adjacent pipes is in the range of 60 to 90% of the uncompressed sealing ring thickness Will enter.
  • the outer diameter of the coupling consisting of the half cylinder 32 should be smaller than the inner diameter of the holding sleeve 33 by 0.01 to 0.04 inch (0.25 to 1 mm). Almost.
  • the holding sleeve 33 is composed of a first layer consisting of an inner layer of arrowhead reinforcement reinforced with a continuous fiber impregnated with a hardening liquid polymer, and a thermosetting resin matrix. And a second layer in which a fiber reinforced material impregnated with the steel is oriented in the circumferential direction.
  • the thickness of the first layer is approximately in the range of 0.2 to 0.10 inches (0.5 to 2.5 mm), and the thickness of the second layer is 0.2 to 1.0 inches (5 to 2 inches). 5.4 mm).
  • the fiber reinforced material that composes each layer is a continuous glass fiber roving, with a count of 50 to 65 yards per pound (45.7 to 594 m). However, a single fiber diameter of 10 25 micron would be used.
  • the present invention is particularly useful for pipeline systems for transporting liquids
  • the double-walled composite structures, manufacturing equipment and methods are particularly useful for storage tanks and architectural structures. It can be applied to such other composite structures.
  • the pipeline is buoyant in water and can be anchored to the sea floor by a suitable retention system. Unlike steel, glass fiber reinforced resin that constitutes the pipeline system is contracted. Resistant to erosion by salt and salt.
  • the mechanical coupling system that connects the adjacent pipes has better sealability and expected operating life than welded steel vibes. '
  • a hole 100 can be drilled in the radial direction.
  • a standard leak detector 101 can be attached to the hole 1000 in order to detect leakage of liquid generated from the hole 102 or the like. Leak detectors are especially useful for pipe systems that transport highly toxic fluids.
  • a resilient and flexible boot 103 can be used to cover and seal the assembled coupling 68. The boot can be secured to the outer layer 39 on both sides of the fitting by any suitable method such as gluing. Table 1 Total wall thickness
  • JJ3J of the pipe wall is a transparent annular layer ⁇ 3 ⁇ 423 ⁇ 431 soil Total thickness 1st layer 4th layer

Landscapes

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Description

明 細 書
二重壁複合材料チ ュ ー ブ構造、 そ の製作方法及 び装置 技術分野
こ の発明 は、 広 く は、 複合材料に よ る チ ュ ーブ構造に 係わ る も のであ る が、 そ の中で も 特に、 パイ プを流れ る 流体に対す る二次的封止機能を備えた二 ffi壁複合材料チ ユ ー ブ構造、 結合構造物、 それ ら の製作方法及 び装置に 関す る。 背景技術
複合材料チ ュ ー ブの出現に よ り 、 パイ プを手早 く 結合 し、 永久的な シー ル性を得る機械的結合の可能性が明 ら かに さ れ、 多 く の流体輸送の用途で溶接スチ ー ルパイ プ か ら置換さ れつつあ る。 特に、 水、 オイ ル、 ガス、 ス ラ リ ーの よ う な各種流体の輸送に最 も 信頼性のお け る経済 的な シス テム と して、 ノ、。イ ブ技術者が も はや溶接スチ ー ルパイ ブのみに頼る 必要がな い、 と証明 さ れてい る 。 強 度対重量比が高 く 、 繰返 し疲労お よ び腐食 に対す る 長期 的抵抗性があ る な どの特徴に加えて、 複合材料パイ プは 内面が極めて平滑で、 流体の流動抵抗が少な く 、 ポ ン プ 輸送の コ ス ト が低減す る と い う 効果があ る。
同 じ長 さ のスチ ー ルパイ プ と複合材料パイ プの経済性 を比較す る と き に最 も 重要な視点 は、 長 さ 方向 に連な る ノ、。イ ブ同士をつな ぎ、 シ ー ルす る方法お よ びそ の作業 コ ス ト にあ る。 スチー ルパイ プは、 ボル ト 結合 さ れた フ ラ ン ジゃネ ジ結合で シールする よ り も、 溶接で結合 し、 シ ールする方がよ り 経済的であ る。
他方、 複合材料パイ プは、 現地で行 う 接着工法よ り も 、 機械的接ぎ手を用 いて結合 · シー ルする方がよ り 経済 的であ る。 複合材料パイ プの結合な ら びに修理や取 り 替 えのための分解の迅速性お よ び容易性が、 多 く の流体の 輸送システムにお ける複合材料パイ プの経済的有用性を 著 し く 強めてい る。
合衆国環境保護局 （ E P A , United States Environm ental Protection Agency ) の よ う な連邦、 'i' [な ら びに 地方の多 く の行政機関は、 今や、 危険性を有する液体や ガスの輸送パイ プラ イ ン にお ける、 流体の洩れに対 し、 二次的封止機能を保持する こ と を要求 してい る。 二次的 封止機能具備の問題を解決する在来の方法の 1 つは、 不 透過性の裏板を有す る溝の中にパイ プラ イ ンを敷設す る こ とであ る。 こ の タ イ プの漏洩のない溝は、 施工費が高 く 、 保守が困難で、 パイ プラ イ ンが河や湖を横切 っ た り 、 海底に敷設される 時には使用でき ない。
二次的封止機能具備の問題を解決する も う 1 つの在来 の方法は、 環状の空洞、 あ る いは、 透過性の環状構造に よ つ て半径方向 に隔て られた不透過性の内壁お よ び外壁 か ら成る二重壁パイ プを用 い る こ とであ。 流体の洩れは 、 選ばれたパイ プの計画さ れた位置に洩れ検出セ ンサを 置いて、 継続的 に監視す る。 こ の タ イ プの二重壁パイ プ は、 変動す る 流体圧お よ び流速に よ っ てパイ プに与え ら れる長 さ 方向お よ び周方向の通常の応力 に耐え る よ う に 、 設計 さ れ る。 し力、 し こ の よ う なパイ プは、 他の タ イ プ の極端な圧力や、 商業的に用 い る 時に加え ら れ る曲げや 圧縮荷重に、 効果的に耐え る こ と はで き な い。
標準的二重壁パイ プの外壁は内壁 よ り 直径が大 き いの で、 あ る使用圧に対 して、 内側のパイ プよ り 大 き なた力 応力 （ フ ー プス ト レ ス ） が加わ る。 従 っ て工業的に製造 す る 時に は、 流体輸送の一次封止機構 と して働 く 内壁以 上の厚さ に成形す る のが普通であ る 。 あ るパイ プの応用 において は、 パイ プ全体 と して の構造の一体性を増強す る 目 的で、 内壁 と外壁 と は、 波板、 長 さ 方向 ま た は周方 向の リ ブあ る いはス ポー ク 、 ク リ ッ プ、 あ る いは透過性 の硬質 フ オ ー ム材な どの よ う な構造要素で隔て られてい
0
例えば こ の タ イ プの在来型の二重壁パイ プは米国特許 第 3 ， 7 8 4 , 4 4 1 号明細書お よ び米国特許第 4 , 7
5 8 , 0 2 4 号明細書に開示 さ れて い る 。 特に、 こ れ ら の明細書において開示 さ れてい る二重壁複合材料パイ プ は、 リ ブで隔て られた不透過性の内壁お よ び外壁か ら な つ てい る。 こ のパイ プの内壁お よ び外壁を含む、 荷重負 荷に耐え る 複合材料は不透過性の繊維強化熱硬化性樹脂 か らな る のが普通であ る。 在来の二重壁複合材料パイ プの環状の間隙領域は、 パ イ ブの内壁 と外壁の 中間にあ り 、 本来二次的封止機能を 持つ よ う に設計される。 こ の領域は、 あ る商業的用途に おいては上記の構造要素を包んではい る が、 構成的には 非構造要素であ る。 特にパイ プの内外壁の中間の領域は シールさ れ、 排出 さ れ、 どち らかの壁か ら洩れる 液体で 満た さ れる か、 あ る いは空気を満た した状態で、 洩れ検 出セ ンサー ま たはプロ ーブを内臓さ れてい る。 こ の よ う な環状領域は、 パイ プの内外壁の製造 と は別個に製造さ れる ため、 通常は構成的に過度に複雑にな り 、 製造、 設 置およ び運用 の費用が高 く な る。
在来の二重壁複合材料パイ プの結合部は、 普通、 接着 あ る いはフ ラ ン ジのボル ト締めで固定さ れる。 こ れ らの タ イ プの結合は しば しば過度に人手に依存する こ と とな り 、 迅速且つ効率的な作業を妨げ、 コ ス ト 的に も実施を 困難にす る。 こ の よ う な在来の結合に用 い る部品を個 々 に製造す る設備 も複雑で高価格 とな り コ ス ト高の原因 と な る。
さ ら に、 結合部の強度はパイ プを構成する マ ト リ ッ ク ス材料の層間せん断力 あ る いは引張 り 強度を超えない と い う 、 主な理由で、 標準的二重壁複合材料チ ュ ーブは、 A S T M D 2 9 9 2 に規定さ れてい る よ う に、 1 2 , 0 0 0 p s i ( 8 2 . 7 M P a ) よ り 大きな静水圧設 計基準の強度を保持 してい る。 ま た、 こ の タ イ プの在来 のパイ プは、 長 さ 方向の歪みが相対的 に大 き く 、 そ の結 果、 使用時の伸 びが過大 と な る傾向があ る 。 パイ プの伸 びは座屈応力 を生 じ る 。 こ の座屈応力 に対抗す る ために は、 パイ プを地中 に埋設す る か、 特別 に設計 したパイ プ 係止具を用 い る必要があ る。 ま た、 膨張ルー プ （ E x p a n s i o n l o o p ) や特別の補償装置は、 パイ プ材の温度変化 お よ び Zあ る いは長 さ 方向の応力 の変化に基づ く パイ プ の膨張を補償す る ため に使用 さ れ る。
パイ プの内壁同士を結合 し シ ー ルす る ために用 い ら れ る結合構造は、 同時に、 隣接す る パイ プの外壁を も結合 し、 シー ルす る必要はない。 そのため、 パイ プの構造的 一体化の要求は低下す る 。 さ ら に、 不透過性の内外壁の 中間に は透過性の対応力構造は有 していな い。 ま た、 破 壊 した内壁か ら洩れ る流体の圧力 お よ び流速は、 通常、 ノ、。イ ブの中で抑止 さ れ る こ と はない。
本発明は、 上記の技術的問題点を解消 し、 高度の構造 的完全性、 本来的な二次的封止能力 お よ び製造 と施工の 迅速性 と経済性を備えたチ ュ ー ブ構造を提供 し ょ う とす る も のであ る。 発明の開示
本発明のチ ュ ー ブ構造は、 繊維 と繊維を浸 し固相のマ ト リ ッ ク スを形成す る 硬化可能な接着材 と よ り な る層 を 含む多数層で構成 さ れてい る。 こ の層の少な く と も 1 層 は、 破壊さ れたパイ プの壁か ら洩れる 流体の流速 と圧力 を減 ら し、 流体の洩れを抑止する構造が採用 さ れてい る 。 さ ら に、 こ の層 は、 内部の不透過層が破裂 しない よ う に、 パイ プ内の操作圧並びに衝撃及び静水圧的衝撃荷重 に よ り 生 じ る歪み速度の大き い応力 に耐え、 ま た これを 吸収する構造が採用 さ れてい る。
本発明の具体例であ る好ま しいチ ュ ー ブ構造は、 不透 過性の第 I 層、 第 1 層を ¾む透過性の第 2 層、 第 2 層を 囲む透過性の第 3 層、 第 3 層を囲む不透過性の第 4 層か らな る も のであ る。 第 1 お よ び第 4 層は、 好ま し く は、 繊維強化熱硬化性高分子の樹脂 よ り な る も のであ る。 第 2 層は、 好ま し く は、 周方向に配向 さ れた連続織維強化 材からな り 、 一方、 第 3 層 は、 好ま し く は、 周方向に配 向された連続繊維強化材か ら成る も のであ る。 第 2 お よ び第 3 の各層の繊維強化材は、 多数の微小な亀裂を含む こ と に よ り 、 第 2 お よ び第 3 層が透過性の環状構造を形 成する よ う な脆いマ ト リ ッ タ ス に埋め込ま れてレ、 る こ と が好ま しい。 .
本発明の他の態様 と して、 上記のチ ュ ーブ構造の製造 方法および製造装置について説明する。 図面の簡単な説明
第 1 図は、 パイ プの フ ラ ン ジ付き結合部の一部断面で 示 した等角投影図であ る。 第 2 図 は、 第 1 図 と 同 じパイ プの、 反対方向か ら視た 、 一部断面で示 した等 投影図で、 内層 に形成 さ れた微 小亀裂を も 示す。
第 3 図 は、 第 2 図の楕円 A に囲 ま れた部分の、 微小亀 裂の拡大図であ る。
第 4 図 は、 パイ プの長 さ の変化を測る ための加圧装置 の、 模式的な、 部品構成を示す一部断面図であ る。
第 5 図 は、 2 本のパイ プの結合部お よ び端末の シ ー ル 、 さ ら に洩れ検出セ ン サの取付け位置を示す部分拡大図 であ る。
第 6 図 は、 結合に用 い る加圧に よ っ て機能す る シー ル リ ン グの横断面を示す。
第 7 図 は、 傾斜構造部 と他の様式の リ ン グシー ルを組 合わせた結合部の縦断面を示す。
第 8 図 は、 結合具に よ つ て結合 し、 シー ル さ れた二つ のパイ プを示す模式的断面図であ る 。 ただ し図解の便の ために、 各層の輪郭のみを模式的 に示す。
第 9 図 は、 第 8 図 と 同様の図であ る が、 完全な断面で 、 且つ結合 に際 して圧縮、 固定 さ れた シ ー ル リ ン グ と と も に示す。
第 1 0 図 は、 結合具お よ び端末の プラ グを展開 した等 角投影図であ る。
第 1 1 図 は、 半割 り 円筒結合具を成形す る 2 分割成形 型 と半割 り 結合具を切離すナイ フ を示す展開図であ る 。 第 1 2 図は、 マ ン ド レ ル上でパイ プを成形する 際に、 ス ト ラ ン ドの コ 一 ドを長さ方向 に配向す る ための装置を 模式的に示 した図であ る。
第 .1 3 図は、 傾斜構造お よ び半割 り フ ラ ン ジの成形面 上への上記のス ト ラ ン ド コ 一 ドの配置状況の断面図を示 す。
第 1 4 図は、 第 1 3 図 と同様の図で、 ただ し ス ト ラ ン ドコ ー ドの硬化、 ト リ ム後の結合 フ ラ ン ジ成形用の型 と 半割 り 結合具の成形型 （第 1 1 図） の位置を示す。
第 1 5 図は、 取外 し可能なマ ン ド レ ル軸装-置を含むマ ン ド レ ル支持移動架台を示す。
第 1 6 図 A は、 硬化 したパイ プの、 フ ラ ン ジ成形用 の 型を外 し、 半割 り 接手の型は接手の周 り に留めて閉 じた 状態での側面図であ る。
第 1 6 図 B は、 マ ン ド レ ルに取付けかパイ プの端末部 を示す側面の断面図で、 取外 し可能な繫止 ピ ン と軸装置 がマ ン ド レ ルに取付けか状態にな っ てい る。
第 1 7 図は、 パイ プをマ ン ド レ ルか ら外 しだ後の、 往 復従動ブラ グ と端末固定ブラ グの最終的位置を示す断面 図であ る。
第 1 8 図は、 第 1 6 図 B と同 じ図で、 ただ し、 従動プ ラ グお よ び 2 番手の端末ブラ グの始めの位置を示す。
第 1 9 図は、 マ ン ド レ ルか ら取外 した係止 ピ ン とマ ン ド レ ル軸の組立ての長さ方向の断面図であ る。 第 2 0 図 は、 繫止 ピ ン と マ ン ド レ ル軸の組立てを端面 か ら見た側面図であ る 。
第 2 1 図 は、 樹脂を含浸 さ せた連続繊維の ス ト ラ ン ド と未含浸の フ ト ラ ン ドを交互に使用 して、 パイ プの第 2 層 に用 い る縦糸の リ ボ ン を作る 装置の模式図であ る。
第 2 2 図 は、 パイ プの第 3 層 に用 い る縦糸の リ ボ ン を 作る 装置の模式図であ る 。
第 2 3 図 は、 ノ、。イ ブお よ び結合具一式の成形に用 い る 作業ス テー シ ョ ン の作業行程の順序を示す模式図であ る
発明を実施す る ための最良の形態
(チ ュ ーブ構造の好ま しい具体例）
本発明の好ま しい具体例は、 表 1 〜 2 に示す最大試験 圧の 8 つの範疇の 1 つに入 り 、 パイ プ 3 0 (第 1 図） と して示 さ れてい る 複合材料二重壁チ ュ ー ブ構造 よ り な る も のであ る。 表 1 〜 2 は、 不透過性の内層 あ る いは ラ イ ナ一 3 8 と、 不透過性の外層 あ る い はカ ノく一 3 9 との間 の透過性の 2 層の環状構造 3 1 を含む管壁の総厚さ が 0 . 1 5 イ ン チ （ 3 . 8 m m ) か ら 1 . 0 イ ン チ （ 2 5 m m ) の範囲 に あ る二重壁チ ュ ー ブの管径に対す る最大試 験圧の推奨値の表であ る。 こ の最大試験圧は、 周囲温度 1 5 0 ° F ( 6 5 . 6 °C ) 未満の水中 に浸潰 して最小 2 5 年間の使用寿命を想定 した最大操作圧の少な く と も 2 倍 と して算出 した も のであ る。
表 3 は、 表 1 〜 2 に示す圧力 の範疇に属す る本発明の パイ プの具体例を構成する 4 つの層の各々 の推奨厚さ の 表であ る。 表 1 〜 2 に示す試験圧力 は、 円筒形の結合ス リ ーブ 3 3 (第 1 3 図） 内に保持さ れた、 円筒半割 り 結 合具 3 2 の組立品の長さ方向の引張強度の合計値に基づ く も のであ る。
結合ス リ ーブ 3 3 の中の半割 り 結合具の組立品は、 内 圧を加えたパイ プの フ ラ ン ジ 7 0 に負荷される端末荷重 に耐え る。 こ の使用圧は次式によ り 計算さ れる。
P = L Z A
こ こで " P " はパイ プが耐える よ う に設計さ れた最大 試験圧 （ P s i ) (最大使用圧、 M O P の 2 倍に等 しい ) で、 " L " は端末プラ グ 3 4 お よ び 3 4 ' (第 4 図、 第 1 6 図 B お よ び第 1 7 図） でシール したパイ プに内圧 を加えた と き、 パイ プの端末に負荷さ れる最大荷重、 ま た " A " はパイ プの フ ラ ン ジを付けた結合端末 3 5 (第 4 図） の断面積 （平方イ ンチ） であ る。 面積 " A " は次 式で計算さ れる。
A = ( D + 1 . 5 + 2 ( T— 0 . 4 ) ) 2
X 0 . 7 8 5 4 (平方イ ン チ）
〔 A = ( D + 3 8 1 + 2 ( T— 1 0 . 1 6 ) ) 2
X 0 . 7 8 5 4 ( m m 2 )
こ こで、 " D " はノ、。イ ブの内径で、 " T " はノ、0イ ブの 管壁の総厚 さ （ 4 層） が 0 . 4 イ ン チ （ 1 0 . 1 6 m m ) 以上の と き の厚 さ であ る。 'イ ブの管壁の総厚 さ 力 0 . 4 イ ン チ （ 1 0 . 1 6 m m ) 以下の と き は、 結合端の 断面積は 0 . 7 8 5 4 x 〈 D + l . 5 ) 2 に等 しレヽ。
表 3 に示す管壁の厚さ の推奨値は以下の仮定に基づい てい る。
①パイ プの管壁の総厚 さ （ T ) は表 3 に示す 8 種類の 厚さ の ひ と つであ る。
②パイ プの浸透性の第 3 層 3 6 (第 4 図） は長 さ 方向 に引揃えた一方向ス ト ラ ン ド に よ り 成 り 、 そ の厚さ （ T L ) はパイ プ 3 0 の管壁の総厚さ の 1 3 に等 しい。
③パイ プの浸透性の第 2 層 3 7 は周方向 に引揃えた ガ ラ ス繊維のス ト ラ ン ド よ り 成 り 、 その共用設計強 さ （ S C ) は 5 0 0 0 0 p s i ( 3 4 5 M P a ) であ る。
すなわ ち、 S C = 5 0 0 0 0 p s i
④パイ プの第 3 層 3 6 の許容設計強 さ （ S L ) は 3 5 0 0 0 p s i ( 2 4 1 M P a ) であ る。
すなわち、 S L = 3 5 O O O p s i
こ の強度はパイ プの第 3 層 3 6 あ る いは結合部の フ ラ ン ジ の内層 3 6 ' の横方向 のせん断強度に左右 さ れ る 。 層 3 6 お よ び 3 6 ' のいずれ も 長 さ 方向 に引揃えた織維 の ス ト ラ ン ドを含む （第 8 図） 。
図の例では、 本発明に係 る二重壁複合材料パイ プは内 径 （ D ) 力 6 . 0 イ ン チ （ 1 5 . 2 4 c m ) で、 。ィ プ の管壁の総厚さ が 0 . 4 イ ンチ （ 1 0 . 1 6 m m ) と仮 定 してレ、る。 パイ プの結合部端面の面積は 0 . 7 8 5 4 X ( 6 + 1 . 5 ) 2 、 即 ち、 4 4 . 1 8 平方イ ン チ （ 2 8 5 c m 2 ) で、 ノ、。イ ブの第 3 層 3 6 の厚さ （ T L ) は T / 3 、 即ち、 0 . 1 3 イ ンチ （ 3 . 3 m m ) であ る。 第 3 層の許容設計強さ 3 5 ， 0 O O p s i 、 第 3 層の厚 さ 0 . 1 3 イ ンチ （ 3 . 3 m m ) を用 いれば、 周方向の
1 イ ンチ （ 2 5 . 4 m m ) 幅当 た り の最大許容端末引張 荷重は 3 5 , 0 0 0 X 0 . 1 3 、 即 ち、 4 ， 5 5 0 1 b にな る。 第 3 層 3 6 お よびパイ プ結合具が耐え得る全 端末引張荷重 （ L ) は、 4 ， 5 5 0 X 3 . 1 4 1 6 X
7 . 5 = 1 0 7 , 2 0 7 1 b にな る。 ノ、。イ ブの最大試 験圧 （ P ) は、 全端末荷重 （ L ) を結合部の断面積 （ A ) で割っ た も の、 即ち、 1 0 7 , 2 0 7 / 4 4 . 1 8 =
2 4 2 6 p s i ( 1 6 . 7 M P a ) にな る。
こ の圧力の値 （パイ プの最大結合強度、 即ち、 "端末 " 許容負荷に基づ く ） を用 いれば、 パイ プの第 2 層 3 7 の最小厚さ （ T C ) は次式によ り 計算される。
T C = ( P x D ) 2 X S C = ( 2 , 4 2 6 X 6 )
/ ( 2 x 5 0 , 0 0 0 ) = 0 . 1 4 5 イ ン チ ( 3 . 6 8 m m )
第 2 層 3 7 か ら成る周方向強化材の周方向応力 は、 層
3 7 の構成材料 と して好ま しいガラ ス繊維強化熱硬化樹 脂の H D B S (静圧設計基準強度） 6 2 ， 0 0 0 p s i ( 4 2 8 M P a ) を超えな い こ と が望 ま しい。
周方向の応力 （ H S ) を決め る式は、
H S = P X D / 2 X T C
こ こ で、 " P " はパイ プの内圧 （ p s i ) 、 " D " は パイ プの.内径 （ イ ン チ） 、 " T C " は層 3 7 の厚 さ であ 0
例えば、 表 1 〜 2 を参照す る と、 直径 2 0 イ ン チ （ 5 0 . 8 c m ) の二重壁パイ プの最大試験圧の推奨値は、 管壁の層厚さ を 1 . 0 イ ン チ （ 2 5 . 4 m m ) とす る と き 、 2 . 0 5 6 p s i にな る。 厚 さ 力 0 . 4 イ ン チ （ 1 0 . 1 6 m m ) の層 3 7 に加わ る最大周方向応力 は以下 の計算に よ っ て求め られ る 。
H S = 2 0 5 6 ( p s i ) x 2 0 ( イ ン チ）
/ 2 X 0 . 4 ( イ ン チ） = 5 1 4 0 0 ( p s i ) C H S = 1 4 . 1 8 ( P a ) x 5 0 7 . 6 ( m m )
/ 2 x 1 0 . 1 6 = 3 5 4 . 5 7 ( P a ) ) (パイ プの好ま しい材料）
不透過性の内層すなわ ち第 1 層 3 8 お よ び不透過性の 外層すなわ ち第 4 層 3 9 を構成す る の に適 した材料は、 引張破断の際の伸 びが少な く と も 5 % の織布強化熱可塑 性樹脂か ら成る も のであ る。 明確な議論のため に、 層 3 8 ， 3 7， 3 6 , 3 9 を、 内層か ら外に向か っ て成形す る順序に従 っ て、 第 1 , 2 , 3 , 4 層 と 呼ぶ こ と にする 。 弾性を持つ樹脂 に は、 ビニルエ ス テ ル、 弾性エ ポキ シ 脂 （ Interplastics 社製 Corezyn 8520 ) 、 ポ リ ウ レ 夕 ン弾性材料、 その他の複合材料パイ プの成型技術者に よ く 知 られてい る適当 な結合樹脂が含ま れてい る。
2 層の浸透性の環伏構造を構成する 3 6 お よ び 3 7 の 各層は、 ガラ ス繊維強化材の連続ス ト ラ ン ド 4 0 と伸 び の小さ い亀裂の入 り 易い高分子マ ト リ ッ ク ス 4 1 (第 2 1 図およ び第 2 2 図） であ る。 適当なガラ ス繊維強化材 は、 市場で入手される 〔 Fiber Glass Industries ( A msterdam, New York )製 Flexstrand 製品コ — ド番号 22 0- CO- 700の E グラ ス ロ ー ビ ン グ ： 1 ポ ン ド当 り の長さ力 2 2 5 ヤー ド〕 。 適当なマ ト リ ッ ク ス は、 粘度が約 1 0 0 セ ンチボイ ズの可溶性酸塩と硬化可能なイ ソ フ タ ル酸 ポ リ エステゾレ樹月旨 〔 Ashland Chemical Co. ( Columbus ， Ohio )製 Aropol 7 2 4 0 W ) であ る 。 他の、 複合材 料パイ プ成形の技能者に よ っ て認め られてい る適当な鏃 維強化材 と亀裂の入 り 易いマ ト リ ッ ク ス も使用でき る。
(パイ プ 3 0 を製造する装置お よ び一般的製造方法） 以下の記述は、 本発明に係る二重壁パイ プお よ び結合 具を製造する ための好ま しい装置お よび方法に関する も のてあ る （第 4 図〜第 2 3 図） 。
第 2 3 図は、 パイ プ 3 0 お よ び円筒半割 り 結合具 3 2
(第 1 0 図） の製造の全行程に亙っ て、 マ ン ド レ ル保持 移動架台が順次送 り 込まれる作業ス テー シ ョ ン の装置と 工程の模式的な平面図であ る。 マ ン ド レ ルは直径 2 〜 6 0 ィ ン チ ま での マ ン ド レ ル に合 う よ う に作 ら れた保持移 動架台 4 3 (第 1 5 図） に、 支持 さ れて レ、 る。
第 2 3 図 に図示す よ う に、 保持移動架台 に取付け ら れ たマ ン ド レ ル 4 2 は、 最初 にマ ン ド レ ル準備作業ス テ 一 シ ヨ ン " A " に移動す る。 こ こ では、 円筒マ ン ド レ ル表 面 4 4 と、 表面 4 4 の端に続 く 2 個の 円筒半割 り 結合具 の成形表面 4 5 を清净に し、 検査 し、 適当 な離型剤を塗 る 。 マ ン ド レ ル 4 2 は次に第 1 層 ラ イ ナ 一成形用作業ス テ 一 シ ヨ ン " B " に移動す る 。 こ こ では、 マ ン ド レ ル は 第 1 層 3 8 を成形す る ためのマ ン ド レ ル横行駆動装置 4 6 に取付け られる。 こ の装置は予め混合 した高速硬化、 半柔軟性の ボ リ マ ー を扱 う 普通の 2 成分混合計量 シ ス テ ム （図 に は表示 さ れて いな い） を含み、 マ ン ド レ ルが回 転 しなが ら ア プ リ ケ 一 夕 一 4 8 を通過す る と き に、 樹脂 を円筒半割 り 結合具の型の表面 4 5 、 円筒マ ン ド レ ルの 表面 4 4 お よ びパイ プの両端に おいて シー ル面 4 7 (第 1 図） を形成す る環状面に塗布す る 。 後に さ ら に詳細に 述べ る よ う に、 第 1 層 3 6 の端末部分は、 シ ー ル面 4 7 の外径が好 ま し く は少な く と も 第 3 層 1 6 の内径にほ ぼ 等 し く な る よ う に、 半径方向 に外側に向か っ て成形面を 拡げ る よ う にす る。
ノ《イ ブの シー ル面の材料の塗布が終わ っ た後、 半割 り 結合具の成形表面 4 5 お よ び円筒マ ン ド レ ル の表面 4 4 に馴染みの よ い未含浸の織布テ ー プを巻付け る。 そ の結 果、 テープを巻付けた外表面は本来の乾燥状態の ま ま で あ るが、 その内表面は半硬化 した高分子で部分的に含浸 さ れる。 パイ プの両端の円維状の傾斜構造 4 9 (第 1 図 ) の形成に用 い る標準型フ ラ ン ジ の傾斜部分成形用 の型
(第 1 3 図） は、 パイ プの フ ラ ン ジ結合端末部で、 シー ル面形成 リ ン グ 5 0 (第 1 3 図） に近 く 位置させ、 かつ 、 高速硬化のマ ト リ ッ ク スを用 レ、た フ ィ ラ メ ン ト ワ イ ン ディ ン グによ り 、 パイ プの両端に、 約 1 5 ° の傾斜角 を 持つ傾斜構造が形成でき る よ う に芯合せさ れてい る。 代 案 と して、 第 7 図に、 プ レハブ型の傾斜構造 5 1 (例え ば、 第 1 図のパイ プ 3 0 の左端に用 い る も の） を示す。 マ ン ド レ ルに直接装着 してパイ プを成形 し、 圧縮可能な 弾力性を持つ傾斜シール 5 2 (後述の シール 7 7 に代る も の） と一体化が可能な も のであ る。
再び、 第 2 3 図に言及する。 第 1 層 3 8 およ び円錐状 のパイ プ傾斜構造 4 9 の成形が終 っ た後、 保持移動架台 に取付けたマ ン ド レ ルは第 2 層成形用作業ステー シ ョ ン
" C " に移動す。 こ こ で、 フ ラ ン ジの傾 部分成形用の 型は外さ れる。 マ ン ド レ ルは第 2 の横行駆動装置 4 6 に 取付け られる。 横行駆動装置は固定 ク リ ルお よ びフ イ ラ メ ン ト ワ イ ンディ ン グ コ 一 夕 一 5 4 を通過させる。 第 2
1 図 に、 未含浸お よ び含浸連続繊維を交互に用いて、 滴 の垂れなレ、 フ ィ ラ メ ン ト ワ イ ンデ ィ ン グ用 の リ ボ ン 5 5 を作る装置を示す。 マ ン ド レ ルが フ ィ ラ メ ン ト ワ イ ン デ ィ ン グマ ト リ ッ ク ス コ 一 ト 装置を通過 して移動す る 間 に 、 リ ボ ン 5 5 は第 2 層が所望の厚 さ にな る ま でマ ン ド レ ルに巻かれる。
ざら に、 第 2 3 図 に示す よ う に、 第 2 層 を形成す る材 料の積層 に続いて、 保持移動架台 に取付けたパイ プマ ン ド レ ルは第 3 層成形用 の作業ス テ ー シ ョ ン " D " に移動 す る。 こ こ ではマ ン ド レ ルは コ ン ピ ュ ー タ 制御の駆動装 置 5 8 に連結さ れ る 。 第 2 2 図お よ び第 2 3 図 に、 第 2 層 3 7 の上に配置す る （第 1 2 図） ためのス ト ラ ン ド コ — ド 5 9 を作 る装置を模式的 に示す。 ス ト ラ ン ド コ ー ド は成形ュニ ッ ト 6 0 か ら コ ン ピ ュ ー タ 制御のブラ 一 6 1 に引かれて第 3 層 3 6 の形成の始点に導かれる 。 第 2 2 図 は さ ら に、 未含浸の繊維ス ト ラ ン ドを ま と めた ワ イ ン の樹脂含浸に用 い る。 以下ス ト ラ ン ド コ ー ドマ ト リ ッ ク ス コ 一 タ と云 う 装置 6 2 の模式図を示す。 抵抗の小さ い ス ト ラ ン ド コ ー ド形成装置 6 0 は 、 ス ト ラ ン ド コ ー ド 5 9 を、 長 さ 方向 に引揃えたス ト ラ ン ド コ ー ドを第 2 層 3 7 お よ び半割 り 結合具の成形型表面 4 5 の上に配置す る ために用 い る横行ス ト ラ ン ド コ ー ド引 き 出 し装置に供給 す る （第 1 2 図） 。
さ ら に ま た、 第 1 2 図 に示す よ う に、 ス ト ラ ン ド コ ー ド 5 9 の始端 6 3 は繫止 ピ ン 6 4 に結び付け ら れ、 ス ト ラ ン ド コ ー ドは第 2 層 3 7 の上に長 さ 方向 に配置 さ れ、 ルー プ 6 3 ' を描き なが ら順次繫止 ピ ン の周 り 回 っ て、 第 2 層 3 7 の上にス ト ラ ン ドコ ー ドの前後方向の層を連 続的に形成する。 その結果、 前後対向 して円形に配列 さ れた繋止 ピ ンを回 っ て引 っ 張っ た平行なス ト ラ ン ドコ ー ドの構造層が形成さ れる 。. ルー プの形成と ス ト ラ ン ドの 固定の作業中に、 ス ト ラ ン ド コ ー ド引 き 出 し装置が ピ ン の閭を通過出来る ために、 各繫止 ピ ン の直径は約 0 . 1
2 5 イ ンチ （ 3 . 2 m m ) 、 周方向の間隔は約 0 . 6 5 イ ンチ （ 1 6 . 5 1 m m ) (第 2 0 図） であ る こ とが好 ま しい。
第 2 層 3 7 (第 2 2 図） のための リ ボ ン 5 5 の形成お よび第 3 層 3 6 (第 2 1 図） のための ス ト ラ ン ドコ ー ド 5 9 に形成に関 して、 以下に更に詳細に説明す る。
再び第 2 3 図 に戻る。 保持移動架台 に支持さ れたマ ン ド レル 4 2 は第 4 層成形用作業ステー シ ョ ン " E " に移 動する。 こ こ では、 樹脂を含浸さ せた耐圧性の織布テ一 プよ り 成る不透過性の第 4 層 3 9 が第 3 層 3 6 およ び半 割 り 結合具の成形表面 4 5 に巻付け られる。 第 4 層の形 成を始め る ために、 マ ン ド レ ルの回転中 に、 織布テー プ が第 3 層 3 6 の上に、 パイ プの一端か ら始めて他端まで 連続的に巻付け られる。 第 1 3 図 において、 ス ト ラ ン ド コ ー ドを所定の位置に確保する ために、 取外 し可能なス ト ラ ン ドコ ー ド保持ス ト ラ ッ プが、 半割 り 結合具 3 2 成 形用 の内型 6 5 の両側に、 取付け られる。 次に、 マ ン ド レ ル駆動端 8 0 に最 も近いマ ン ド レ ル ビ ン植込み リ ン グ の位置 と端面 リ ン グ 5 0 の端末の位置で、 ス ト ラ ン ド コ ー ドを切断す る。 さ ら に結合具の フ ラ ン ジ成形用型 6 5 の凹部 4 5 を ま た ぐ ス ト ラ ン ド コ ー ドの端末を、 マ ト リ ッ ク スを含浸 さ せた ス ト ラ ン ドあ る いは強化材テー プを 手作業に よ り あ る いは 自動的 に周方向 に巻付け る こ と に よ っ て、 該型に押込む。
ス ト ラ ン ド コ ー ド保持ス ト ラ ッ プを外 し、 ロ ン ゴ コ ー ド （長 さ 方向に引揃えた前述のス ト ラ ン ド コ ー ド） の弛 んだ端末を型の凹部に折返 し、 ス ト ラ ン ドあ る いはテー プを巻付けて保持す る。 半割 り 結合具の成形型 6 7 (第 1 1 図） を当て る に先立ち、 半割 り 結合具の外面を均一 に滑かにす る に充分な材料を補給す る ため、 ほぼ ピー ナ ッ ツバタ ー の堅さ に増粘 したマ ト リ ッ ク スを上記の半割 り 結合具の強化材の外面に塗布す る。 半割 り 結合具の材 料の上に成形型 6 7 を し つ か り と取付けた後、 剃刀刃 （ 第 1 1 図） で、 結合具の硬化 した ラ イ ナ一材料お よ び未 硬化の材料を切断 して、 以下に詳述す る一式の結合具 6 8 (第 8 図〜第 1 0 図） を構成す る半割 り 結合具を得 る 。 こ の一式の結合具は、 一般的に は本明細書に参考 と し て引用す る 、 発明者の保有に係 る 米国特許第 4 , 7 4 0 ， 4 2 2 号明細書に開示 さ れて い る形式の も のであ る。
第 1 4 図に示す よ う に、 第 4 層 の巻付け作業に続いて 、 環状の分割 （取外 し可能） 式のパイ プ結合 フ ラ ン ジ成 形用型 6 9 を該第 4 層の上に位置せ しめ、 マ ト リ ッ ク ス 塗布装置 （図示せず） で樹脂を含浸させた 1 本の ト ワ イ ン ス ト ラ ン ド コ ー ドを該成形型 と第 3 層 の ス ト ラ ン ド 5 9 の間に周方向に巻付けて、 パイ プ結合フ ラ ン ジ 7 0 ( 第 1 図） を形成する。 第 2 3 図において、 パイ プ結合 フ ラ ン ジ材料の巻付けお よ び夫々 の成形型の取付に続いて 、 保持移動架台に取付けかマ ン ド レ ル 4 2 を硬化作業ス テ一 シ ヨ ン " F " に移動 し、 マ ト リ ッ ク ス硬化装置に入 れる。
マ ン ド レルを熱線放射 ヒ ー タ の別の下で回転させてい る 間に、 複合材料パイ プを構成する各種のマ ト リ ッ ク ス 材料が硬化する。 パイ プお よ び結合具のマ ト リ ッ ク ス材 料が硬化した後、 保持移動架台に取付けたマ ン ド レ ル 4 2 をパイ プ離型作業ス テー シ ョ ン " G " に移動す る。 こ こでフ ラ ン ジ成形用 の型 6 9 を取外 し、 パイ プの第 3 層 3 6 の端面がパイ プの シー ル面 4 7 に対 して平滑な同一 面を形成する よ う に、 該層 3 6 を構成する ス ト ラ ン ド コ — ドを切断、 ト リ ムする。
第 1 6 図 Aは、 マ ン ド レ ル 4 2 の駆動側端末 8 0 の側 の硬化したパイ ブの フ ラ ン ジ付き端末お よび分解 して半 割 り 結合具を取出す前の、 所定位置に取付け、 締付けた 状態の該結合具の成形型 6 7 を示す図であ る。 第 1 6 図 B は、 繫止 ピ ンお よびマ ン ド レル軸 6 6 の、 マ ン ド レ ル の駆動軸 と反対の側の端末への取付けを示す断面図であ る。 マ ン ド レ ルをマ ン ド レ ル取外 し、 固定用の支持装置 (図示せず） で支えなが ら、 マ ン ド レ ル軸 ボル ト 7 2 を 回 して、 マ ン ド レ ル軸 6 6 をマ ン ド レ ル 4 2 か ら外す。
マ ン ド レ ル軸 6 6 をマ ン ド レ ル 4 2 か ら外 した後、 移 動電動 ウ ィ ン チ （図示せず） を用 いて、 マ ン ド レ ル軸お よ び移動架台のマ ン ド レ ル軸を保持す る軸受け 7 3 を持 上げ、 パイ プの シー ル面 4 7 お よ びマ ン ド レ ル固定面 7
5 (第 1 8 図） を露出 さ せ る。 ゴム製の従動プラ グ 7 6 を持つ第 1 の端末プラ グ 3 4 (第 1 8 図） は結合具一式
6 8 に よ り パイ プの端末に結合 さ れ る。 こ の一式の結合 具は圧縮可能な弾性シ ー ル リ ン グ 7 7 、 半割 り 結合具 3 2 お よ び結合具を包む保持ス リ ー ブ 3 3 よ り 成 っ てい る 。 第 2 3 図 に示す よ う に、 パイ プをマ ン ド レ ルカ、 ら外す 準備が終る と、 作業ス テ ー シ ョ ン " H " に移動す る。 こ こ で、 適当 なパイ ブ離型液、 例えば水を、 端末ブラ グ 3 4 (第 1 8 図） の中心に あ けた通路 3 4 a を通 して、 ゴ 厶製従動プラ グ 7 6 と端末プラ グ 3 4 と に囲 ま れた輪状 の空洞 3 4 b に ポ ン プで圧入 して、 パイ プをマ ン ド レ ル か ら分離す る。
離型液を空洞 3 4 b に圧入す る と、 プ ラ グ 3 4 はノ ィ プをマ ン ド レ ルカヽ ら 引抜 く よ う に、 第 1 8 図の右方に動 き 、 一方従動プラ グはパイ プの内面に沿 っ て、 ノ、。イ ブ力 マ ン ド レ ルか ら離れ る 第 1 7 図 に示す位置 ま で、 左方に 移動す る。 端末プラ グ 3 4 ' には、 空気が流出 出来 る よ う に、 通路 3 4 a ' を設け る 。 ノ、。イ ブをマ ン ド レ ルカヽ ら 離型する 際には、 パイ プを 2 台の可動保持架台 7 4 (第 2 3 図） で支える。 第 1 7 図は従動プラ グ 7 6 の最終位 置を示す。 さ ら に第 2 3 図 に示す よ う に、 離型 してパイ プ保持架台 7 4 に保持さ れてい るパイ プはパイ プ 3 0 の 最終加工のため、 作業ステー シ ョ ン " I " に移動す る。
こ のパイ プの加工の最終段階には、 次ぎに記す よ う な 方法で、 第 4 図に示す装置を用 いて、 パイ プを加圧 し、 環状構造 3 1 を構成す る第 2 層 3 7 お よ び第 3 層 3 6 ( 第 2 図お よ び第 3 図） のそれぞれに、 多数の長さ方向お よ び周方向の微細な ひび割れを故意に生ぜ しめ る こ と に よ り 、 該環状構造 3 1 を透過性にする操作が含 ま れる。 パイ プ 3 0 を先ず "摩擦の少ない " 支持ロ ー ラ ー 7 9 に 乗せる。 離型 したパイ プは、 従動プラ グ 7 6 (第 I 7 図 に示す位置にあ る） に よ り 、 パイ プフ ラ ン ジに各一式の 結合具 6 8 に よ り 機械的に結合さ れてい る シー ルされた 端末プラ グ 3 4 お よ び 3 4 ' の間 に離型液が満た さ れた ま ま にな っ てレ、 る。 パイ プの長さ " L " の変化を、 0 . 0 0 1 0 イ ンチ （ 0 . 0 2 5 4 m m ) 以下の刻みで測る よ う に較正さ れたダイ ヤルゲー ジ 8 1 を、 少な く と も 2 対、 加圧 したパイ プの相対す る両端に取付ける。
こ のパイ プ加工の最終段階の間、 パィ プを流体圧ポ ン プシス テム 8 2 で加圧 し、 圧力 ゲー ジ 8 3 の表示を頻繁 に読み取 り 、 加圧速度を毎分ほぼ 1 O p s i ( P a ) に 保つダイ ヤルゲー ジに示さ れる変化が加圧中のパイ プの 長 さ （ L ) の変化の正確な計測値であ る 。 パイ プの長 さ の変化は少な く と も 1 0 分毎に測 る こ と が好 ま し く 、 ま た長 さ 方向の歪み （ s ) は次式で決定 さ れ る。
s = d L / L .
こ こ で、 " d L " は 2 対の ダイ ヤ ルゲー ジの 1 0 分間 隔の読みの平均値 と して得 られ る 長 さ の変化で、 " L " は対を成す ダイ ヤ ルゲー ジの間のパイ プの長 さ であ る 。 歪み速度 （ s Z T、 イ ン チ イ ン チ /分） は予め定めた 時間 （ T ) 後の歪み （ s ) の時間 に対す る比であ る。
流体圧ポ ン プシス テム 8 2 は、 二重壁パイ プの水に よ る加圧の速度が、 3 0 分以上の時間の亙っ て測定 した と き の最大平均歪み速度 と して、 0 . 0 0 0 0 1 1 ( イ ン チ Zイ ン チ ノ分、 m m / m m Z分） を超えない よ う に、 コ ン ト ロ ー ルす る。 加圧操作の間、 環状構造 3 1 を構成 す る 第 2 層 3 7 お よ び第 3 層 3 6 に は、 第 2 層 3 7 の 周 方向ス ト ラ ン ドお よ び第 3 層 3 6 の長 さ 方向ス ト ラ ン ド を夫々 一体に接着す る脆いマ ト リ ッ ク スの引張 り 強 さ 1
3 , 0 0 O p s i ( 9 0 P a ) を超え る 応力が加え ら れ、 該マ ト リ ッ タ スに夫々 長 さ 方向お よ び周方向の数千 の微小亀裂を発生 さ せ る。 図 3 はパイ プ本体の典型的な 断面図で、 上記の環状層 3 1 を浸透性にす る 微小亀裂を 示す。 パイ プの圧力が最大試験圧 （表 1 〜 2 ) に達 した こ と を圧力 ゲー ジ 8 3 が表示 した と き 、 第 1 図お よ び第 2 図 に図示す る二重壁複合材料パイ プ 3 0 の製造が完了 した こ と にな る。
第 2 層 3 7 お よ び第 3 層 3 6 よ り な る透過性璟伏構造 に よ り 、 こ のパイ プは、 使用圧力 の範囲が広い （例えば 1 0 , 0 0 0 〜 2 0 , O O O p s i あ る レ、は 6 9 〜 1 4 0 M P a ) ばか り でな く 、 ノ、'イ ブの使用 中 に加え られる 衝撃ゃ静流体圧シ ョ ッ ク （ " ウ ォ ー タ ーノヽ ンマ 一 " ） の よ う な歪み速度の大き い応力 に対する抵抗性 も持つ。 こ の透過性環状構造は、 さ ら に、 第 1 層 3 8 の破壊に よ つ て起こ る液洩れを防 ぐ機能を持つ。 .
(パイ プの結合具の好ま しい具体例）
第 5 図〜第 1 0 図は、 構造的に一体化 した一式の結合 具 6 8 によ る。 長さ方向に連な っ た 2 本のパイ プの相隣 る端末の結合を、 第 6 図は、 各パイ プの シー ル面でパイ プをシールする シール端面 7 7 ' を両側に持つ。 圧縮可 能な シール リ ン グ 7 7 の 2 分割断面を図示す る も のであ る。 シール リ ン グの周縁に沿 っ て、 半割 り 結合具 3 2 の 内面に形成さ れた環状の保持フ ラ ン ジ 8 6 と嵌合する環 状の溝 8 5 が形成さ れてい る。
第 8 図および第 9 図は、 その順に、 パイ プの結合 フ ラ ン ジが半割 り 結合具と嵌合する こ と に よ っ て、 シール面 4 7 が互いに近付 く につれて、 圧縮可能な シ一ル リ ン グ 8 8 が、 その も と の幅のほぼ 9 0 % まで圧縮さ れる こ と を図示 してい る。 ノ、。イ ブの シール面 4 7 とノ、。イ ブフ ラ ン ジ 7 0 の外径 （ 0 D、 単位はイ ンチ） は次式で決め られ る
〇 D = D + 1 . 5 + 2 x ( T - 0 . 4 ) イ ン チ こ こ で、 " D " はパイ プの内径、 " T " は管壁の総厚 さ であ る。 管壁の総厚さ が 0 . 4 イ ン チ （ 1 0 . 1 6 m m ) 以下の二重壁パイ プについて は、 、。イ ブの シー ル面お よ びフ ラ ン ジの外径は次式に等 しい。
〇 D = D + 1 . 5 (イ ン チ）
こ の式の計算は、 結合具お よ び シ ー ル リ ン グの成形型 の標準化 と簡単化に役立つ。
(パイ プ 3 0 の試験お よ び使用性能に対す る要求） 内圧破壊試験を行 う ために、 内径 2 . 0 イ ン チ （ 5 . 0 8 c m ) 、 管壁の総厚さ 0 . 4 イ ン チ （ 1 0 . 1 6 m m ) のパイ プを第 4 図 に示す よ う に組み上げる。 端末プ ラ グ 3 4 (第 1 8 図） に設けた通路 3 4 a を用 いて、 パ イ ブに水に満たす。 その.間管内の空気はプラ グ 3 4 ' の 通路 3 4 a ' を通 して排出 さ れ る 。 各 シー ル リ ン グ 7 7
(その 1 つを第 4 図 に示す） に は内面に " V " 溝 8 7 が 形成さ れてお り 、 シー ル したパイ プに内圧を加え る と、 溝の内面が分かれて、 シ ー ルの圧縮 とパイ プの各 シー ル 面 4 7 お よ び端末プラ グに対す る接触が増加す る。 こ の よ う に して、 通常 シ ー ルの経年変化や高温環境下の使用 、 こ れ ら は ま た シ ー ルの堅 さ の増加 も 斎 らすが、 それに よ っ て生 じ る 「圧縮の固定化」 に基づ く 、 長期使用 に潜 在的に伴 う シ ー ルの圧縮の低下を補償す る。 ノ、。イ ブの内圧をほぼ 1 0 , 0 0 0 p s i ( 6 9 M P a あ る いは 6 9 0 バール） に増加 さ せる と き に、 端末の結 合具に加わ る荷重は約 9 6 . 2 1 1 l b ( 4 3 . 7 3 2 k g あ る レ、は 4 3 3 k N ) に達 し、 保持ス リ ーブ 3 3 に加わる周方向の応力 も増大する。 半割 り 結合具を保持 する ス リ ーブを構成す る周方向の繊維ス ト ラ ン ドの厚さ は予想さ れる最大使用夏に適応 し、 半割 り 結合具同士の 分離を防ぎ、 シール面の間隔が、 シー ル と しての一体化 を保持する に必要な間隔を超えない よ う に決定する。 ノ ィ プを 1 0 , 0 0 O p s i ま で加圧 した後、 内圧を 0 ま で減ら し、 さ ら に毎秒 5 0 0 p s i の加圧速度で、 ほぼ 7 ， 5 0 0 p s i まで急速に加圧する。 こ の加圧試験に よ り 、 パイ プ 3 0 がパイ ププラ イ ンの周期的 「ウ ォ ー 夕 —ハ ンマ ー J に伴 う 圧力衝撃に耐える こ とが示さ れる。
パイ プ 3 0 の剛性 （長さ方向の引張 り 弾性率で測 られ る） は内圧を加えた時に、 3 , 5 0 0 , 0 0 0 p s i ( 2 4 0 ? 3 ) か ら 2 6 , 0 0 0 ， 0 0 0 p s i ( 1 7 6 G P a ) にまで も増加する。 こ の独特の特徴を示すため に、 管壁の総厚さ が 0 . 4 イ ンチ （ 1 0 . 1 6 m m ) に 等 しい。 長さ 2 0 フ ィ ー ト （ 6 m ) のパイ プを、 上に概 説 した方法に従っ て製作 した。 製造の後の 1 0 , 0 0 0 p s i ( 6 9 M P a ) までの加圧の間に測っ たパイ ブの 全伸 びは 0 . 3 イ ンチ （ 7 . 6 m m ) で、 こ れは長さ方 向の 0 . 0 0 1 2 5 イ ン チ Zイ ンチ （ m m Zm m ) の歪 みに相当す る。 内圧を加えたパイ プの端末に加わ る 長 さ 方向の荷重は 9 6 ， 0 0 0 l b ( 4 3 , 7 0 0 k g )
( ' め つ 7"こ 。
端末荷重を支え る、 第 2 層 お よ び第 3 層 3 6 よ り 成 る 環状構造の断面積はほ ぼ 3 . 0 平方イ ン チ （ 1 9 . 3 c m 2 ) であ る ので、 こ の環状構造が負担す る長 さ 方向の 応力 は約 3 2 , 0 0 0 p s i ( 3 2 0 M P a ) にな る。 長 さ方向の実効的引張 り 弾性率は、 長 さ 方向の応力 を長 さ 方向の歪みで割 っ て得 られ る。 そ の値 2 5 ， 6 0 0 ， 0 0 O s i ( 1 7 7 G P a ) は、 ス チ ー ルの引張 り 弾 性率 （ 3 0 ， 0 0 0 , O O O p s i ) に近レ、大き さ で、 通常の フ ィ ラ メ ン ト ワ イ ン デ ィ ン グに よ る ガラ ス織維強 化熱硬化性樹脂パイ プ材料の約 7 倍 も大き い。
第 9 図に示す よ う に、 こ の よ う な高弾性率 と い う 好 ま しい特性は、 パイ プの全伸 びを減 ら し、 パイ ブの シー ル 面 4 7 の面の圧縮シー ルに よ り パイ プの最大伸 びを調整 して長いパイ プラ イ ン にお け る 膨張ルー プを不要にす る こ と ができ る。 本発明の所説に従 っ て製作 し、 圧力 を加 えたパイ プを特徴づけてい る 、 加圧に よ っ て得 ら れ る長 さ 方向の弾性率は以下の よ う に説明 さ れ る。 長 さ 方向の ス ト ラ ン ド コ 一 ドお よ び周方向の鏃維ス ト ラ ン ドの間 の マ ト リ ッ ク ス に均一に亀裂 （微細亀裂 7 8 お よ び 7 8 ' 、 第 3 図） が生 じた と き 、 パイ プの第 2 層 3 7 の直径増 大 さ せ よ う とす る力 は ま たパイ プの第 3 層 3 6 の直径 も — 増大させ よ う とす る。 第 3 層の直径を増やそ う とする半 径方向の力 はま た第 3 層 C 長さ を短 く する よ う に働き、 長さ方向の歪みを減 らす。
同 じ よ う に、 第 3 層 3 6 の両端に加わ る荷重は、 その 下の第 2 層 3 7 を圧縮 し、 直径を減少させよ う とする。 結果 と して、 両端末に荷重を加えた、 第 3 層 3 6 を構成 する長さ方向のス ト ラ ン ド 5 9 は、 第 2 層 3 7 を構成す る周方向のス ト ラ ン ドの歪みを減らそ う とする。 第 2 層 に示さ れる高引張 り 弾性率は、 内圧の広い範囲 に亙っ て 、 パイ プの内径を不変且つ寸法的に一定な ら しめ る。 (巻き付け用の引き揃え リ ボ ン 5 5 の製作）
以下の記述は、 第 2 1 図及び第 2 3 図 （ ス テ ー シ ョ ン " C " ) に示される。 第 2 層 3 7 を構成す る。 樹脂の滴 下のない、 巻き付け用 の引 き揃え リ ボ ン 5 5 を作る ため の好ま しい材料、 装置お よ び方法に関する も のであ る。 巻き付け リ ボン は、 樹脂を含浸させた連続繊維ス ト ラ ン ド と未含浸の連続ス ト ラ ン ド とか ら成 り 、 高強度の積層 品を作 り 、 マ ト リ ッ ク スの重量と コ ス ト を減 ら し、 ガラ ス対樹脂の比率を増 し、 ま た、 回転する マ ン ド レ ルに巻 き付けた繊維か ら余分な樹脂を除 く ために通常行われて い る。 面倒かつ コ ス ト の掛かる ス ク イ ズ作業を省いてい る o
ク リ ノレ 5 3 はス ト ラ ン ド 4 0 を取出す連続繊維の内取 り 用 のパ ッ ケー ジ 8 8 を支えてい る。 第 2 3 図の C に示 す よ う に、 ク リ ゾレ 5 3 は ク リ ル と 回転す る イ ブの マ ン ド レ ル 4 2 の 間 に あ る フ ィ ラ メ ン ト ワ イ ン デ ィ ン グ コ 一 夕 一 5 4 に、 ス ト ラ ン ドを供給す る よ う に位置せ し め ら れて レ、 る 。 内取 り 用 の 口 ， ビ ン グの ケ ー ジ 8 8 は 内 径約 6 イ ン チ （ 1 5 c m ) 、 外径 1 1 イ ン チ （ 2 8 c m ) 、 高 さ 1 0 . 5 イ ン チ （ 2 7 c m ) 、 重 さ 約 2 0 k g ( 4 4 l b ) で、 1 ポ ン ド当 り 2 2 5 ヤ ー ド （ 4 5 2 m / k g ) の番手の ロ ー ビ ン グ約 1 0 , 0 0 0 mか ら 成 つ て い る 。 口 一 ビ ン グの フ ィ ラ メ ン ト の本数 は ス ト ラ ン ド当 り 約 2 , 0 0 0 で、 フ ィ ラ メ ン ト の直径 は 2 4 〃 m ( 0 . 0 0 0 9 5 イ ン チ ） であ る 。 未含浸の 1 本の ガ ラ ス ス ト ラ ン ドの断面積 は 0 . 0 0 1 4 1 7 平方イ ン チ （ 0 . 9 1 4 m m 2 ) であ る 。 各 フ ィ ラ メ ン ト は E グ ラ ス で製造 さ れて お り 、 マ ト リ ッ ク ス と ガ ラ ス繊維の表面 と の結合 に与 る シ ラ ン （ シ リ コ ン 系 の コ ー テ ィ ン グ） カ ツ プ リ ン グ剤で コ ー ト さ れて い る 。 ガ ラ ス繊維 と 樹脂マ ト リ ッ ク ス の体積比は、 樹脂を含浸 さ せた ス ト ラ ン ドの断 面積の 1 Z 3 が少な く と も 樹脂マ ト リ ッ ク ス の断面積 に 等 し く な る よ う に、 2 と す る のが望 ま し い。
望 ま し い量の フ ィ ラ メ ン ト ワ イ ン デ ィ ン グマ ト リ ッ ク ス樹脂 4 1 を含浸 さ せた と き の、 含浸 ス ト ラ ン ド 5 6 の 断面積の平均値は 0 . 0 0 2 2 平方イ ン チ （ 1 . 4 2 m m 2 ) であ る 。 1 本の含浸ス ト ラ ン ド は破断す る ま で に 2 7 5 l b ( 1 2 5 k ) も の高荷重を支え る こ と が 出来る。 こ の破断強度は A S T M D 2 9 9 2 A項の 静流体圧基準設計の強 さ （ H D B S ) 6 2 ， 0 0 O p s i ( 4 2 8 M P a ) のほぼ 2 倍であ る。 好ま しレ、 フ イ ラ メ ン ト ワ イ ンデイ ン グマ ト リ ッ ク ス樹脂は、 粘度がほぼ 3 5 0 セ ンチボイ ズで、 約 4 5 重量％のスチ レ ンモ ノ マ を含むイ ソ フ タ ル酸ポ リ エステル樹脂であ る。 3 6 個の 口 一 ビ ン グパ ッ ケー ジ 8 8 か ら供給 さ れる ス ト ラ ン ドを 1 吋幅当 り 9 本の間隔で用レ、 る こ と に よ り 、 4 イ ンチ （ 1 0 1 . 6 m m ) 幅の引揃え繊維 （ リ ボ ン） をマ ン ド レ ルに巻付ける こ とが出来る。 これに よ つ て、 マ ン ド レ ル に巻かれた各引揃え繊維 （ リ ボ ン） の厚さ と して、 ほぼ 0 . 0 2 0 ィ ンチ （ 0 . 5 m m ) が得 られる。
各口 一 ビ ン グス ト ラ ン ドの望ま しい含浸を確保する た めに'、 繊維ス ト ラ ン ドがマ ト リ ツ ク ス コ 一 夕 中 に滞留す る最小時間は約 1 Z 2 秒であ る。 こ の含浸効率は、 コ ー タ槽のマ ト リ ッ ク スの深が少な く と も 9 イ ンチ （ 2 3 c m ) で、 コ ー タ 中を通過する ス ト ラ ン ドのス ピー ドが毎 秒 3 6 イ ンチ （ 9 1 c m ) 以下の と き に得 られる。 表 7 に よれば、 管壁の総厚さ が 0 . 2 イ ンチ （ 5 m m ) のノ、。 イ ブでは、 第 2 層 3 7 の フ ィ ラ メ ン ト ワ イ ンデ イ ン グ層 の厚さ は 0 . 1 イ ンチ （ 2 . 5 m m ) を必要 とする。 こ の積層厚さ はマ ン ド レ ルに 4 吋幅の リ ボ ン を 5 回 フ ィ ラ メ ン ト ワ イ ンデイ ン グする こ と に よ っ て得 られる。 直径 4 イ ンチ （ 1 0 c m ) のマ ン ド レルを用 い、 マ ン ド レ ル の回転速度を毎分 1 2 0 回転 （毎秒 2 回転） と す る と 、 マ ト リ ツ ク ス コ 一 夕 5 4 中 を通過す る ス ト ラ ン ドの速度 は毎秒 2 5 イ ン チ （ 6 4 c m ) と な る 。 ス ト ラ ン ドを重 ねて、 そ の実効巻 き 幅を元の 4 イ ン チ の 1 5 にすれ ば 、 マ ン ド レ ルをマ ト リ ッ ク ス含浸 リ ボ ン供給装置に対 し て横行 さ せ る 1 回 の巻 き 付 けで、 フ ィ ラ メ ン ト ワ イ ン デ ィ ン グ層 の総厚 さ を う る こ と が 出来 る 。
マ ン ド レ ル の有効巻 き 付 け長 さ を 2 0 フ ィ ー ト （ 6 m ) 、 さ ら に リ ボ ン の実効巻 き 付 け幅を 0 . 8 イ ン チ （ 2 c m ) と 仮定す る と 、 マ ン ド レ ル の回転速度が 1 2 0 r P m な ら ば、 マ ン ド レ ル保持移動架台 4 3 は、 含浸 リ ボ ン供給装置に対 して、 毎秒 1 . 6 イ ン チ （ 4 c m ) の速 度で横行 さ せな けれ ばな ら な い。 マ ン ド レ ルの前後端の 端面 リ ン グに 隣接す る 長 さ 4 イ ン チ の部分を除 き 、 ほ ぼ 3 分で、 マ ン ド レ ノレ に所要の 0 . 1 イ ン チ （ 2 . 5 4 m m ) の厚 さ の フ ィ ラ メ ン ト ワ イ ン デ イ ン グを行 う こ と 力 出来 る 。 こ の よ う な高速で、 液状の マ ト リ ッ ク ス の ロ ス な し に、 フ ィ ラ メ ン ト ワ イ ン デ イ ン グを行 う た め に、 コ ン パ ク ト な未含浸 ス ト ラ ン ド 5 7 の毛細管効果を利用 す る こ と が必要で あ る 。 第 2 1 図 に示す よ う に、 こ の こ と は、 未含浸 と 含浸ス ト ラ ン ドを交互に な ら べた引揃え リ ボ ン 5 5 を作 る こ と に よ っ て、 達成す る こ と が 出来 る 。 未含浸 フ ィ ラ メ ン ト の毛細管特性に よ り 、 含浸 フ ィ ラ メ ン ト 5 6 に 付レ、て レ、 る 余分な樹脂 は、 含浸 フ ィ ラ メ ン ト に隣合わせの未含浸フ ィ ラ メ ン ト に速やかに吸い と られ る
各ス ト ラ ン ド 4 0 は、 始めは ク リ ノレに取付けたス ト ラ ン ドガイ ド 8 9 およ び 9 0 に導かれ、 静置されたマ ト リ ッ ク ス コ ー タ槽 9 2 の上に水平に位置する未含浸ス ト ラ ン ド案内櫛 9 1 に導かれる。 未含浸ス ト ラ ン ド案内櫛に 導かれたス ト ラ ン ドは、 交互に、 マ ト リ ツ ク ス コ 一 夕槽 の底部に設置さ れたマ ト リ ッ ク ス含浸バ一 9 3 の下に引 き込まれる。 次いで槽の外に引 き 出 さ れ、 含浸ス ト ラ ン ドは、 液状マ ト リ ッ ク ス 4 1 の液面よ り 上、 含浸バーの 前方に位置する ス ト ラ ン ドガイ ドバー 9 4 の上を通過 し 、 さ ら に一対の水平ス ク イ ズバー 9 5 の間を通過 して、 ス ト ラ ン ド集合ュニ ッ ト 9 6 の下に導かれる。
未含浸ス ト ラ ン ド案内櫛に導かれた未含浸ス ト ラ ン ド の残 り の半分は、 上記のス ト ラ ン ドの含浸 と同時に、 コ — 夕 の上を横切 って、 直接に水平ス ク イ ズバー 9 5 の間 に導かれ、 こ こで含浸繊維ス ト ラ ン ド 5 6 と接触 して、 そ の毛細管特性に よ り 、 含浸鏃維ス ト ラ ン ドに運ばれる 液状マ ト リ ッ ク ス 4 1 を含 ませ られる。 含浸繊維ス ト ラ ン ドは、 上記の よ う に して樹脂を含ませた繊維ス ト ラ ン ド 5 7 と共に、 ス ク イ ズバーか ら抜け出 して、 樹脂の滴 下のない引揃え リ ボ ン 5 5 を形成する。 引揃え リ ボ ン は 、 マ ン ド レ ルに巻き付ける フ ィ ラ メ ン ト ワ イ ンディ ン グ リ ボ ンの幅を コ ン ト ロ ールする鏃維ス ト ラ ン ド集合ュニ ッ ト 9 6 の下 に導カヽれ る 。 こ の フ ィ ラ メ ン ト ワ イ ン デ ィ ン グ作業は、 引揃え リ ボ ン の始端が、 マ ン ド レ ルの巻 き 始めの シー ル面 リ ン グの反対側の シ ー ル面 リ ン グ 5 0 ( 第 1 3 図） に接 した と き に終わ る。 そ こ で樹脂の滴下の な レ、 リ ボ ン を切断 し、 保持移動架台 に取付けたマ ン ド レ ル 4 2 を次 ぎの作業ス テ ー シ ョ ン " D " (第 2 3 図） に 移動 さ せ、 次 ぎのパイ プマ ン ド レ ル に場所を空け る 。 ( ス ト ラ ン ド コ ー ド 5 9 の製作）
以下の記述は、 第 1 2 図、 第 2 2 図お よ び第 2 3 図 （ ス テ ー シ ョ ン " D " ) に示す、 第 3 層 3 6 を構成す る ス ト ラ ン ド コ ー ド 6 3 を製作す る ための好 ま しい材料、 装 置お よ び方法に係わ る も のであ る。 装置は第 2 1 図 に示 す も の と 同様で、 共通の構造は同 じ番号で示す。
内径 6 . 0 イ ン チ （ 1 5 . 2 c m ) の二重壁複合材パ イ ブの管壁の望 ま しい総厚 さ と して、 0 . 3 イ ン チ （ 7 . 6 m m ) を選んだ。 表 7 よ り 、 第 3 層 3 6 の厚さ は 0 . 1 イ ン チ （ 2 . 5 m m ) すなわ ち管壁の総厚 さ の 1 3 と な る。 直径 6 イ ンチ （ 1 5 . 2 c m ) のノ、。イ ブの ピ ン リ ン グ 6 4 ' (第 1 2 図） に使用 さ れ る 繋止 ピ ン 6 4 の数 （ N ) は次 ぎの式で計算 さ れ る 。
N = 6 X D
こ こ で、 " D " はイ ン チで表 したパイ プの内径であ る 。 第 3 層 3 6 は第 2 層の上に配置さ れた一群のほぼ平行 な ス ト ラ ン ド コ ー ドのルー プで形成さ れ る 。 各ス ト ラ ン ド コ ー ドは、 多数の連続ガラ ス繊維ス ト ラ ン ドか ら な つ てお り 、 第 1 2 図に示す よ う に、 その各ルー プが繫止 ピ ン の ひ とつに確保さ れてい る 。 こ の連続ス ト ラ ン ド コ ー ドは、 番手が 1 ポ ン ド当 り 2 2 5 ヤー ド （ 2 0 5 . 7 4 m ) のガラ ス口 一 ビ ン グを用 いて形成さ れてお り 、 横行 する ス ト ラ ン ドコ ー ドブラ 一 6 1 に よ り 、 ルー プに して 、 マ ン ド レ ルの繫止 ピ ンの間に懸け渡さ れる。
ス ト ラ ン ドの総本数 （ N P ) は次ぎの式で計算 した。
P = A L / A S
こ こ で、 " A S " は個 々 の ロ ー ビ ン グの断面積で、 " A L " は長さ方向に配向 さ れ、 第 3 層 3 6 を構成す る 繊維ス ト ラ ン ドの断面積であ る。 " A L " の値は次式で 求め る。
A L = 3 . 1 4 1 6 X ( D + 2 T I + 2 T C + T L )
X T L
こ こ で、 " D " はノ、。イ ブの内径で、 " T I " は第 1 層 の厚さで、 " T C " は第 2 層 3 7 の厚さ で、 " T L " は 第 3 層 3 6 の厚さ であ る。
表 3 よ り 、 " T I " の値は 0 . 0.4 イ ンチ （ 1 . 0 m m ) 、 " T C " は 0 . 1 3 イ ンチ （ 3 . 3 m m ) であ る 。 こ の 6 ィ ン チのゾ ィ プについて は、
A L = 3 . 1 4 1 6 X ( 6 + 2 X 0 . 0 4 + 2
X 0 . 1 3 + 0 . 1 ) X 0 . 1
= 2 . 0 2 平方イ ン チ （ 1 3 . 0 5 c m 2 ) 1 ポ ン ド当 り 2 2 5 ヤ ー ドの番手の ス ト ラ ン ド を 用 レ、 た含浸ス ト ラ ン ドの個 々 の断面積 は 0 . 0 0 2 2 平方 ィ ン チ （ 1 . 4 2 m m 2 ) であ る 。 第 3 層 を構成す る ス ト ラ ン ドの総本数 （ N P ) は次式の計算が示す通 り 、 9 1 8 と な っ た。
A L / A S - 2 . 0 1 / 0 . 0 0 2 2 = 9 1 8 ま た、 繫止 ピ ン の数 （ N ) は前 に述べた式に よ っ て 3 6 と る 。
N = 6 X 6 = 3 6
第 3 層 を形成す る ス ト ラ ン ド コ ー ドの本数 （ N C ) は ス ト ラ ン ド コ ー ド繫止 ピ ン の数 （片側） の 2 倍 に等 し い 。 各ス ト ラ ン ド コ ー ド ル ー プを構成す る 連続ス ト ラ ン ド ロ ー ビ ン グの本数 （ N S ) は次式の よ う に計算 さ れ、 ス ト ラ ン ド コ ー ド当 り 1 2 . 7 5 本 と な っ た。
N S = N P / N C = 9 .1 8 / 2 X 3 6 = 1 2 . 7 5 数値を切上げ数に丸め る と ス ト ラ ン ド コ ー ド当 り 1 3 本の ス ト ラ ン ド と な る 。
第 2 3 図 の ス テ ー シ ョ ン D に示す よ う 、 ク リ ル 5 3 は、 隣接す る ス ト ラ ン ド コ ー ドマ ト リ ッ ク ス コ 一 タ 6 2 に ス ト ラ ン ド材料を供給す る 内取 り の ロ ー ビ ン グパ ッ ケ ー ジ 8 8 を、 少な く と も 1 3 個保持す る こ と が 出来 る 。 液状のマ ト リ ッ ク ス 4 1 (第 2 2 図） と して、 粘度が約 3 5 0 セ ン チ ボイ ズの イ ソ フ 夕 ル酸 ポ リ エ ス テ ル樹脂を 選んだ。 各 ロ ー ビ ン グス ト ラ ン ド に つ い て 、 所望のマ ト リ ッ ク ス含浸を得る ために、 ス ト ラ ン ド コ ー ド 6 3 を構 成する繊維ス ト ラ ン ドのマ ト リ ッ ク ス コ 一 タ槽中の滞留 時間は 1 Z 4 秒であ る。 こ の滞留時間は コ 一 夕 槽のマ ト リ ッ ク スの深さが少な く と も 9 イ ンチ （ 2 3 c m ) で、 コ 一 夕槽を通過す る ス ト ラ ン ドの速度が毎秒 7 ィ ン チ ( 1 8 2 c m ) 未満の装置について定めた。
未含浸の繊維ス ト ラ ン ド 4 0 は ク リ ル 5 3 に保持さ れ た 1 3 個の内取 り ス ト ラ ン ド供給パ ッ ケー ジ 8 8 力、 ら 引 き 出 さ れる。 各ス ト ラ ン ドは夫々 各ス ト ラ ン ド供給パ ッ ケー ジの上部に位置する ス ト ラ ン ドガイ ド 8 · 9 お よ び 9 0 を通 して、 ま た さ ら にマ ン ド レ ルの軸を取外す側に位 置する ス ト ラ ン ドマ ト リ ッ ク スコ 一 夕槽の上部に設置さ れた水平環状のス ト ラ ン ド集合 リ ン グ 9 7 を通 して供給 される。 次いで、 集め られた未含浸の繊維ス ト ラ ン ドは マ ト リ ツ ク ス コ 一 夕槽に送 り 込ま れ、 マ ト リ ツ ク ス コ一 夕槽の底部近 く に水平に位置する回転可能な含浸バー 9 8 の下に導かれる。 樹脂を含浸させた繊維ス ト ラ ン ドは 、 さ ら に調節ロ ー ラ ー装置 9 9 を通 して、 ス ト—ラ ン ド コ — ド成形装置 6 0 に導かれる。
装置 6 0 は、 相互に直角 に配置さ れ、 低摩擦のス ト ラ ン ド成形出 口 6 0 ' の輪郭を定め る 。 2 組の等間陽で平 行な回転可能な棒で構成さ れる も のが好ま しい。 こ の 出 口の断面積は 0 . 0 2 8 6 平方イ ンチ （ 1 8 . l m m 2 ) で、 ス ト ラ ン ドコ ー ド 5 9 を構成する 1 3 本の含浸繊 維ス ト ラ ン ドの断面積の総計 に等 しい。 こ の ス ト ラ ン ド コ ー ドの断面積を得る た め に、 2 対の回転バー の夫 々 の 間隔は 0 . 1 6 9 イ ン チ （ 4 . 3 m m ) にセ ッ ト さ れて い る。 .
第 1 2 図 に示す よ う に、 ス ト ラ ン ド コ ー ド 5 9 は、 マ ン ド レ ルの両端の ピ ン リ ン グ 6 4 ' に取 り 付けた繋止 ピ ン 6 4 の最高位置に あ る 2 本の間を周期的に移動出来 る よ う に、 ほ ぼ 0 . 2 5 イ ン チ （ 6 . 3 5 m m ) の 幅 を保 ち な力 ら、 コ ー ド形成ュニ ッ ト カ、 ら さ ら に軸方向 に横行 す る ス ト ラ ン ド コ ー ド弓 I き 出 し配置ユニ ッ ト 6 1 の プ一 リ ー の間に供給 さ れ る 。 ス ト ラ ン ド コ ー ド 5 9 の先端 6 3 は、 ス ト ラ ン ド コ ー ド形成ユニ ッ ト 6 0 力、 ら 弓 I き 出 さ れたス ト ラ ン ド コ ー ドが、 最初のそ してそれに続 く ルー プ 6 3 ' を形成す る よ う に、 始め に繫止 ピ ンの ひ とつに 結び付け る 。 ス ト ラ ン ド コ ー ド引 き 出 しユニ ッ ト が回転 す る マ ン ド レ ルの一端か ら他端ま で横行す る につれて、 ス ト ラ ン ド コ ー ドの ルー プが連続 して形成さ れ、 パイ プ が上記の よ う に完成す る。
(好ま しいパイ プ設計変数）
以下の論議お よ び第 8 図 は、 上述のパイ プ 3 0 につレヽ て の好ま しい設計変数 （寸法、 物性その他） に関す る も のであ る 。 論議の繰 り 返 し も あ る が、 こ れはそ の重要性 を強調す る ために必要 と思 う 。
結合 フ ラ ン ジ 7 0 の外径は少な く と も パイ プ 3 0 の内 径よ り はほぼ 1 . 4 6 イ ンチ （ 3 7 . 1 m m ) 大き レヽ こ とが好ま し く 、 パイ プの管壁の総厚さ はほぼ 0 . 1 〜 0 . 4 イ ンチ （ 2 . 5 4 〜 1 0 . I 2 m m ) の範囲 にあ る こ とが好ま しい。 パイ プの管壁の総厚さ が ひ . 4 イ ンチ ( 1 0 . 2 m m ) を超える と き は、 フ ラ ン ジの外径は、 パイ プの内径 （ I D ) に量 " D E " を加えた も のに大体 等 しレ、 も のであ る こ とが好ま しい。 こ こ で、 " D E " は 、 次ぎの式で表さ れる よ う に、 1 . 4 6 イ ンチに量 （ T - 0 . 4 ) イ ン チの 2 倍を加えた も の に等 しい。
D F = I D + 1 . 6 + 2 X ( T - 0 . 4 )
(ィ ン チ）
さ ら にパイ プの管壁の総厚さ を 0 . 0 5 イ ンチ （ 1 . 2 7 m m ) で整除さ れる値 と し、 かつ、 0 . 0 5 〜 1 . 0 0 ィ ンチ （ 1 . 2 7 〜 2 5 . 4 m m ) の範囲か ら選ぶ こ とができ る。
第 3 層 3 6 の厚さ は、 少な く と も、 パイ プの管壁のほ ぼ 1 / 3 であ る こ とが好ま しい。 第 3 層 3 6 お よ び第 4 層 3 9 の終点は、 少な く と もパイ プの一端において、 環 状の結合フ ラ ン ジ 7 0 を設ける こ とが好ま し く 、 その部 分では、 吋で表 した第 2 層 3 7 の厚さ （ T C ) は次ぎの 式で決定さ れる。
T C = P x I D / 2 S C
こ こ で、 " P " は最大試験圧 （ p s i ) 、 " I D " は そのパイ プの内径 （イ ンチ） 、 " S C " は第 2 層の最大 許容引張 り 強 さ であ る。
最大パイ プ試験圧は、 第 3 層 3 6 の厚 さ （ T L ) に支 配さ れ、 次式で決定 さ れ る。
P = E L / A ·
こ こ で、 " A " (平方イ ン チ） は次式に よ る パイ プ フ ラ ン ジ 7 0 の断面積であ る。
A = ( 0 D F ) 2 X 0 . 7 8 5 4
ただ し、 " 0 D F " はパイ プフ ラ ン ジの外径であ る。 ま た " E L " はパイ プフ ラ ン ジ に結合 さ れた第 3 層 の 耐え得る最大端末荷重 （ ポ ン ド） であ る。 ポ ン ドで測 つ た最大端末荷重は次 ぎの式で決定 さ れ る 。
E L = S L x T L x 3 . 1 4 1 6 X D L
こ こ で " T L " は第 3 層の厚 さ （イ ン チ） 、 " D L " は第 3 層の直径、 " S L " は第 3 層の横方向のせん断強 さ （ p s i ) であ る。
第 2 層 3 7 の最大設計引張 り 強 さ は、 少な く と も約 5 0 , 0 0 0 p s i ( 3 4 5 M P a ) 。 ま た第 3 層 3 6 の 最大設計横せん断強 さ は少な く と も約 3 5 , 0 0 0 p s i ( 2 4 1 M P a ) であ こ とが好 ま しい。 " D L " は次 式で決定 さ れる。
D L = I D + 2 ( T C + T I ) + T L
第 8 図お よ び第 9 図 において、 圧縮 しない状態での シ ー ル リ ン グ 7 7 の軸方向の厚さ は、 考え られ る 多 く の応 用 に対 して、 そ の シ ー ル面間で、 約 1 イ ン チ （ 2 5 . 4 m m ) に等 し く な る であ ろ う 。 ま た シール リ ン グの外径 は、 少な く と も、 結合具の内径にほぼ等 しい。 結合 フ ラ ン ジの底面部分の軸方向の間隔 （ C D ) は次ぎの式で決 め られる。 .
C D = C W + 2 F L
こ こ で、 " C W " は シー ル面に接触 して圧縮 さ れた シ —ル リ ン グの厚さ、 " F L " はパイ プフ ラ ン ジの基底力、 ら シー ル面 4 7 までを測 っ たノ、。イ ブフ ラ ン ジ 7 0 の長 さ に等 しい。
相隣るパイ プの シール面の間の シー ル リ ン グの圧縮さ れた厚さ は、 圧縮さ れていない状態の シ一 ル リ ン グの厚 さ の 6 0 〜 9 0 %の範囲に入 る であ ろ う 。
半割 り 円筒 3 2 か ら成る結合具の外径は保持ス リ ーブ 3 3 の内径よ り 0 . 0 1 乃至 0 . 0 4 イ ンチ （ 0 . 2 5 乃至 1 m m ) 小さ い範囲 にほぼ入るであ ろ う 。 保持ス リ ーブ 3 3 は硬化する液状高分子を含浸させた連続織維を 長さ方向に引揃えた鏃維強化の内層か ら成る第 1 層 と熱 硬化性樹脂マ ト リ ッ ク スを含浸させた繊維強化材を周方 向に配向させた第 2 層 とで構成さ れてい る。 第 1 層の厚 さ はほぼ 0 . 0 2 〜 0 . 1 0 イ ンチ （ 0 . 5 〜 2 . 5 m m ) の範囲、 第 2 層 は 0 . 2 〜 1 . 0 イ ン チ （ 5 〜 2 5 . 4 m m ) の範囲に入る であ ろ う 。 各層を構成する繊維 強化材は連続ガラ ス繊維の ロ ー ビ ン グで、 その番手は 1 ポ ン ド当 り 5 0 〜 6 5 0 ヤ ー ド （ 4 5 . 7 〜 5 9 4 m ) 、 単繊維の直径は 1 0 2 5 ミ ク ロ ン の も のが使われ る で あ ろ う 。
産業上の利用可能性
本発明 は、 二重壁複合材構造、 製造装置お よ び製造法 は液体輸送用 のパイ プラ イ ン システム に特に有用 であ る が、 その種々 の特徴は、 貯蔵タ ン ク や建築構造の よ う な 他の複合材構造に も 応用す る こ と がで き る。
本発明 に係 る二重壁パイ プの工業への応用 と して提案 さ れ る も のは、 米国のア ラ ス カ か ら 力 リ フ オ ルニヤ に水 を輸送す る ィ プラ イ ン シ ス テ ム へ の利用であ る。 特に 、 ア ラ ス カ 河 と カ リ フ ォ ノレニヤ北部の シ ヤ ス 夕 湖 と の間 の 1 7 0 0 マ イ ルの水中パイ プラ イ ン の建設の可能性を 調査中であ る。 普通の スチ ー ル 'イ ブを コ ン ク リ ー 卜 に 埋設 して使用すれば、 こ の プ ロ ジ ェ ク ト は完成 ま でに 1 5 0 0 億 ドルの費用 と 1 5 年の期間を要す る と さ れてい 出願人の計算に よ れば、 本発明を具体化 した二重壁パ イ ブを用 いれば、 コ ス ト をほぼ 2 0 0 億 ドルに減 ら し、 ェ期を 1 0 年に短縮す る こ と が可能であ る。 本発明 を用 いた水中 プラ イ ン は、 真水の比重が塩水 よ り 小 さ い ので、 浮き 易レ、 と レ、 う こ と を利用す る こ と がで き る。 こ のパイ プ ラ イ ン は水中で浮力 を持つの で、 適当 な繫留 シ ス テム に よ り 海底に繫止 さ れ る 。 スチ ー ル と異な り 、 パ ィ プラ イ ン シ ス テ ムを構成す る ガ ラ ス織維強化樹脂は請 お よ び塩に よ る侵食に対 して抵抗性を持つ。 栢隣るパイ プをつな ぐ機械的結合 シ ス テ ムは、 溶接 したス チ ー ルバ イ ブよ り も、 シー ル性お よ び予想さ れる稼働寿命が優れ てレ、る。 '
年間 4 0 0 万エーカ ー フ ィ ー ト の水を送る ために、 陸 上のノ ィ プラ イ ンでは、 約 1 5 0 マ イ ル置き にポ ンプス テ一 シ ヨ ンを配置する必要があ る。 しか し、 地球の回転 が海流を曲げる コ リ オ リ 効果が、 水中パイ プラ イ ン に沿 つ て水を押すのを助 ける ため、 圧送に要する エネ ルギを 栢対的に減 らす こ とができ る。
第 5 図に示すよ う に、 特定のノ ィ プラ イ ン シス テムの 組み上げた結合具 6 8 の中か ら選ばれた も の に、 シー ル リ ン グの溝 8 5 と交差する よ う に半径方向 に穴 1 0 0 を 明 ける こ とができ る。 破孔 1 0 2 な どか ら生 じた液の洩 れを検出する ために、 標準型の洩れ検出装置 1 0 1 をそ の穴 1 0 0 に取付ける こ とができ る。 洩れ検出装置は、 特に、 毒性の強い流体を輸送するパイ プ シ ステ ムに有効 であ る。 組み上げた結合具 6 8 を覆い、 シールする ため に、 弾力性で柔軟性のあ る ブー ツ 1 0 3 を使用す る こ と ができ る。 こ のブー ツ は接着な どの適当な方法で、 結合 具の両側で、 外層 3 9 に固定でき る。 表 1 管 壁 の 総 厚 さ
O
0.15 inch 0.20 inch 0.30 inch 0.40 inch (3.8 mm) (5.1 mm) (7.6 mm) (10.2 mm) ハっ ノ vリ 最 大 試 験 圧
2 in. UUU psi Or 6UU PSI 4, UUU ps 1 Dt όύό PSI
(51 mm) (13.79 MPa) (22.06 MPa) (27.58 MPa) (36.77 MPa)
3 in. 1， ¾!3t) PS 1 n on n p i
oy ps 1 o, 〗1 n i
丄丄丄1 So 1 4,丄 48 PS 1
(76 mm) (10.73 MPa) (17.16 MPa) (21.45 MPa) (28.60 MPa)
1, n ft：
Πό psi , Oob psi 54b psi dt 394 psi (8.78 MPa) (14.04 MPa) (17,55 MPa) (23.40 MPa)
6 in. yoo ps 1 丄 1 jQQ nc i
, 4 J pS 1 丄， ou ps 1 O ΑΌ nc ϊ
(152誦） (6.43 MPa) (10.29 MPa) (12.87 MPa) (17.16 MPa)
8 in. 737 psi 1, 179 psi 1,474 psi 1,965 psi
(203 mm) (5.08 MPa) (8.13 MPa) (10.16 MPa) (13.55 MPa)
10 in. 609 psi 974 psi 1,217 psi 1,623 psi
(254删） (4.20 MPa) (6.72 MPa) (8.39 MPa) (11.19 MPa)
519 psi 830 psi 1,037 psi 1,383 psi (3.58 MPa) (5.72 MPa) (7.15 MPa) (9.54 MPa)
14 in. 452 psi 723 psi 903 psi 1,204 psi
(355 mm) (3.12 MPa) (4.99 MPa) (6.23 MPa) (8.30 MPa) 表 l (つづき） 管 壁 の 総 厚 さ
0.15 inch 0.20 inch 0.30 inch 0.40 inch C3.8 mm) (5.1 ram) (7.6 ram) (10.2 mm) ノリ J 1曰 最 大 試 験 圧 '
16 in. UU S 1 04 U PS 1 o Qnunu n ps；i 1, Ut)/ PSI 4U mm; (2.76 MPa) (4.41 MPa) (5.52 MPa) (7.36 MPa)
18 in. o y si ϋ/4 PSI 8 si ybi psi (.40/ mm; (2.48 MPa) (3.96 MPa) (4.95 MPa) (6.60 MPa)
20 in. CO 1 n »；
o o s 1 ¾ 丄 psi 丄 psi o OCoO n PS„；I (508腿） (2.25 MPa) (3.59 MPa) (4.49 MPa) (5· 98 MPa)
24 in. L I J o 1
(609 mm) (1.90 MPa) (3.03 MPa) (3.79 MPa) (5.05 MPa)
222 psi 356 psi 444 psi 593 psi (1.53 MPa) (2.45 MPa) (3.06 MPa) (4.09 MPa)
187 psi 299 psi 373 psi 498 psi
Figure imgf000046_0001
(1.29 MPa) (2.06 MPa) (2.57 MPa) (3.43 MPa)
42 in. 161 psi 257 psi 322 psi 429 psi' (1, 066 mm) (1.11 MPa) (1.77 MPa) (2.22 MPa) (2.96 MPa)
48 in. 141 psi 226 psi 283 psi 377 psi (1, 218 mm) (0.97 MPa) (1.56 MPa) (1.95 MPa) (2.60 MPa) l (つづき）
Figure imgf000047_0001
¾ 2 管 壁 の 総 厚 さ
c
曰 e
p 0.50 inch 0.63 inch 0.75 inch 1.00 inch (12.7 mm) (16.0 ram) (19.0 mm) (25.38匪） パイプの直径 ¾ 大 験 li
2 in. 6, 306 psi 7, 384 psi 8, 333 psi 9, 929 psi
(51醒) (43.48 MPa) (50.91 MPa) (57.46 MPa) (68.46 MPa)
4， 9ob psi b, οΰώ ps l b， "丄 psi o, 187 psi (34.23 MPa) (40.63 MPa) (46.41 MPa) (56.45 MPa)
4 in. 4, uyt psi 4» PS 1 D> D¾D PSI β QR^ n
D, yo ps ΐ i (102 mm) (28.22 MPa) (33.80 MPa) (38.92 MPa) (48.02 MPa) > 丄 y i J» l
(20.89 MPa) (25.30 MPa) (29. 3 MPa) (36.99 MPa)
8 in. 2, 405 psi 2,931 psi 3, 431 psi 4, 361 psi
(203 mm) (16.58 MPa) (20.21 MPa) (23.66 MPa) (30.07 MPa)
10 in. 1,994 psi 2, 441 psi 2, 869 psi 3.675 psi (245讓） (13.75 MPa) (16.83 MPa) (19.78 MPa) (25.34 MPa)
1,703 psi 2, 091 si 2, 465 psi 3, 175 psi (1L74 MPa) (14.41 MPa) (17.00 MPa) (21.89 MPa)
14 in. 1, 86 psi 1, 829 ps i 2, 160 psi 2,749 psi (355 mm) (10.25 MPa) (12.61 MPa) (14.89 MPa) (18.95 MPa) 表 2 (つづき）
Figure imgf000049_0001
表 2 (つづき） 管 壁 の 総 厚 さ
0.50 inch 0.63 inch 0.75 inch 1.00 inch (12.7 mm) (16.0 mm) (19.0 mm) (25.38隱） ノヽィプの鳳怪 最 大 試 験 圧
52 In. 435 psi 541 si 646 psi 853 psi U， mm; (3.00 MPa) (3.73 MPa) (4. 5 MPa) (5.88 MPa)
60 in. /o ；
pSl 4 psi obo psi 744 psi (1, 523 ram) (2.61 MPa) (3.25 MPa) (3· 88 MPa) (5.13 MPa)
66 in. 345 psi 429 psi 513 psi 679 psi (1, 675 nun) (2.38 MPa) (2.96 MPa) (3.54 MPa) (4.68 MPa)
72 in. όιί pSl 0¾4 PSl 4 A'/ S ΐ 1 Ό Ό PSl tL oil nun; (2.19 MPa) (2.72 MPa) (3.25 MPa) (4.31 MPa)
84 in. 272 psi 339 psi 406 psi 538 psi , id mm; (1.88 MPa) (2.34 MPa) (2.80 MPa) (3.71 MPa)
96 in. 239 psi 298 psi 356 psi 473 psi
(c (1.65 MPa) (2.05 MPa) (2.45 MPa) (3.26 MPa)
108 in. 213 psi 265 psi 318 psi 422 psi (2, 741腿） (1.47 MPa) (1.83 MPa) (2.19 MPa) (2.91 MPa)
120 iik 192 psi 239 psi 286 psi 380 psi (3, 046 mm) (1.32 MPa) (1.65 MPa) (1.97 MPa) (2.62 MPa) - -
表 3 管 壁 の 各 層 の 厚 さ
―营 き ヽ0ィプ
の管壁の jJ3Jは 透 過 性 環 状 層 Ί Κ2¾31土 総厚さ 第 1層 第 4層
(内壁） 第 3層 (外壁）
0.15 inch 0.02 inch 0 OR innh 0 O inrh 0.02 inch
(0 ύ· 01
0丄 111111ノ (0.51 mm) (1.52讓） (1.26 mm) (0.51 誦）
0.20 inch 0.01 inch υ.丄 u men u. Uo men 0.01 inch
(^. AR mm) (0.25删） (2.54画） (2.03 mm) (0.25議）
0.30 inch 0.04 inch u. u incn Λ u.丄 1 Λ u ； incn 0.03 inch U. bi 匪リ (1.01 nun) (3.29誦） (2.54讓） (0.76 mm)
0.40 inch 0.05 inch Π u.1丄 7 ί i nnochn u.1 incn 0.05 inch 丄 U. mm; (1.26 mm) (4.31 mm) (3.3 讓） (1.26画）
0,50 inch 0.06 inch 0 ? d1 jnrh 0 17 inrh 0.06 inch
Π丄 6, 7 i m l !mIIノ) (1.52 mm) (5.33 mm) (4.31 ram) (1.52 mm)
0.65 inch 0.10 inch 0.26 inch 0.21 inch 0.08 inch ( \ XIB R mm) (2.54 mm) (6.6 删） (5.32 ram) (2.03 mm)
0.75 inch 0.10 inch 0.30 inch 0.25 inch 0.10 inch (19.03 ram) (2.54 mm) (7.61 mm) (6.35 mm) (2.54 mm)
1.00 inch 0.14 inch 0.40 inch 0.33 inch 0.13 inch (25.38 mm) (3.55腿） (10.15 ram) (8.37 mm) (3.3 mm)

Claims

請 求 の 範 囲 . 繊維 と該鏃維を含浸 してマ 卜 リ ッ ク スを形成する 固 化可能な接着材 とか らな る成形層を含む複数層 よ り な る二重壁複合材料チ ユ ブ構造において、 該層の少な く と も 1 つ と して こ れを透過する液洩れのないチ ュ ー ブ構造と、 使用内圧お よ び該チ ュ ーブ構造に加え られ る衝撃お よ び静流体圧衝撃か ら生 じ る歪み速度の大き い応力 に対 して、 破壊される こ とな く 、 こ れに耐え、 かつ、 こ れを吸収する チ ュ ーブ構造 と を備えた こ と を 特徴 とする二重壁複合材料チ ュ ーブ構造。 . 請求項第 1 項記載の二重壁複合材料チ ュ ーブ構造に おいて、 該チ ュ ーブ構造がその長さ方向の軸の上に形 成さ れた も のであ っ て、 前記の成形層が、 纖維で強化 さ れた熱硬化性高分子の第 1 番 目 の樹脂 よ り な る不透 過性の第 1 層 と、 該第 1 層を取巻き、 第 1 番 目 の周方 向に配向する多数の微小亀裂を含む も ろ い第 1 番目 の マ ト リ ッ ク ス中 に埋め込ま れた周方向 に配向 さ れた連 続繊維強化材よ り な る透過性を有す る第 2 層 と、 該第 2 層を取巻き、 第 2 番目 の長さ方向 に配向する多数の 微小亀裂を含むも ろ い第 2 番 目 のマ 卜 リ ッ ク ス中 に埋 め込ま れた長さ方向 に配向 された連続繊維強化材ょ り な る透過性の第 3 層 と、 該第 3 層を取巻き、 織維で強 化さ れた熱硬化性高分子の第 2 番目 の樹脂よ り 成る不 透過性の第 4 層 とか らな る こ とを特徴 とする 二重壁複 合材料チ ュ ー ブ構造。 . 請求項第 2 項記載の二重壁複合材料チ ュ ー ブ構造に おいて、 前記の第 1 番 目 お よ び第 2 番 目 の樹脂が各 々 柔軟性のエポキ シ樹脂 よ り な る こ と を特徴 とす る二重 壁複合材料チ ュ ーブ構造。 . 請求項第 2 項記載の二重壁複合材料チ ュ ー ブ構造に おいて、 前記の第 1 番 目 お よ び第 2 番 目 の樹脂が各 々 ほぼ 1 0 0 セ ン チ ボイ ズの粘度を有 し、 硬化可能な可 溶珪酸塩を含有す る こ と を特徴 とす る 二重壁複合材料 チ ュ ー ブ構造。 . 請求項第 2 項記載の二重壁複合材料チ ュ ー ブ構造に おいて、 前記の第 1 層が、 少な く と も その.ひ とつの終 端部において、 前記の軸か ら半径方向に広が り 、 その 外径が少な く と も上記の第 3 層 の内径にほぼ等 しい環 状の シー ル面を形成す る こ と を特徴 とす る二重壁複合 材料チ ュ ー ブ構造。. 請求項第 2 項記載の二重壁複合材料チ ュ ー ブ構造に おいて、 こ のチ ュ ー ブ構造の少な く と も一端において 、 前記の第 2 , 3 お よ び 4 層が、 こ のチ ュ ー ブ構造の 端末の シ ー ル面で終わ るノ、。イ ブ外面の フ ラ ン ジを構成 す る こ と を特徴 とす る二重壁複合材料チ ュ ー ブ構造。 . 請求項第 6 項記載の二重壁複合材料チ ュ ー ブ構造に おいて、 前記のパイ プフ ラ ン ジが環状であ っ て、 且つ その外径が前記チ ュ ーブ構造の内径 よ り 少な く と も約
1 . 4 6 イ ンチ （ 3 7 m m ) 大き く 、 該チ ュ ーブ構造 の管壁の厚さ がほぼ 0 . 1 〜 0 . 4 イ ンチ （ 2 . · 5 〜 1 0 . 1 2 m m ) の範囲にあ る こ とを特徴 とする二重 壁複合材料チ ュ ーブ構造。
. 請求項第 7項記載の二重壁複合材料チ ュ ーブ構造に おいて、 前記の管壁の厚さ " T " 力 0 . 4 イ ンチ （ 1 0 . 2 m m) を超え、 且つ前記の フ ラ ン ジの外径 " 0 D F " が、 少な く と も、 前記チ ュ ーブ構造の内径 " I D " と、 1 . 4 6 イ ン チ に量 （ T一 0 . 4 ) イ ン チ の 2 倍を加えた量であ る " D R " との和に大体等 し く 、 次式で表される こ とを特徴 とする二重壁複合材料チ ュ ―ブ構造。
0 D F = I D + ( 1 . 4 6 + 2 X ( T - 0 . 4 ) ) (ィ ンチ）
C 0 D F = I D + ( 3 7 + 2 X ( T - 1 0 . 2 ) ) (m m ) 〕
. 請求項第 5 項記載の二重壁複合材料チ ュ ーブ構造に おいて、 前記の第 3 層の終末部が円錐状の傾斜構造の 上に配置さ れ、 そ の上に フ ィ ラ メ ン ト ワ イ ン デ イ ン グ に よ り フ ラ ン ジ リ ン グ構造を形成 した こ とを特徴 とす る二重壁複合材料チ ュ ーブ構造。
0 . 請求項第 2 項記載の二重壁複合材料チ ュ ーブ構造 において、 前記の管壁の総厚さが 0 . 0 5 イ ンチ （ 1
. 2 7 m m ) で除さ れ、 且つ該厚さ が 0 . 0 5 〜 1 . 0 イ ン チ （ 1 . 2 7 〜 2 5 . 4 m m ) の範囲か ら選ば れてい る こ と を特徴 とす る 二重壁複合材料チ ュ ー ブ構 1 . 請求項第 1 0 項記載の二重壁複合材料チ ュ ー ブ構 造において、 前記の第 3 層 の厚 さ が上記の管壁の総厚 さ のほぼ 1 / 3 に等 し い こ と を特徴 と す る二重壁複合 材料チ ュ ー ブ構造。
2 . 請求項第 1 0 項記 mの二重壁複合材料チ ュ ー ブ構 造において、 前記の第 2 ， 3 お よ び 4 層の終末部分が 、 前記のチ ュ ー ブの少な く と も 1 端において、 環状の ノ、。イ ブフ ラ ン ジ に形成さ れ、 そ の第 2 層のイ ン チで表 した厚さ " T C " が、 次式で決定 さ れ る こ と を特徴 と す る二重壁複合材料チ ュ ー ブ構造。
T C = P x D / 2 S C ( イ ン チ ）
こ こ で、
" P " ： 最大パイ プ試験圧 （ p s i ) ，
" D " ： 前記パイ プの内径 （イ ン チ） ，
" S C " ： 前記の第 2 層の最大許容 ^張 り 強 さ
( s i )
ま た、 前記最大パイ プ試験圧 " P " は第 3 層の厚 さ " T L " に支配 さ れ、 次式で決定 さ れる。
P = E L / A
こ こ で " A " (平方イ ン チ ） は式 A = ( 〇 D F ) 2 X 0 . 7 8 5 4 で計算 さ れ る 前記のパイ プ フ ラ ン ジの 面積で、 該式の " 0 D F " は前記パイ プフ ラ ン ジの外 径、 ま た " E L " (ポ ン ド） は前記パイ プフ ラ ン ジの 第 3 層に よ っ て支え られる式 E L 二 S L X T L X 3 . 1-4 1 6 X O D Fで計算される最大端末負荷荷重であ る。 ただ し " T L " は前記第 3 層の厚さ （イ ンチ） で 、 " S L " は該層の横せん断強 さ （ p s i ) であ る。 3 . 請求項第 1 2 項記載の二重壁複合材料チ ュ ーブ構 造において、 前記の第 2 層の最大引張 り 強さが少な く と も 5 0 , 0 0 0 p s i ( 3 4 5 M P a ) で、 前記の 第 3 層の横せん断強さが少な く と も 3 5 , 0 0 0 p s i ( 2 4 I M P a ) であ る こ とを特徴 とする二重壁複 合材料チ ュ ーブ構造。
4 . 請求項第 6 項記載の二重壁複合材料チ ュ ーブ構造 において、 一対の円筒半割 り 結合具と該結合具を覆い 、 該結合具 とパイ プフ ラ ン ジを嵌合状態に保っ て、 2 つのチ ュ ーブ構造の相互の変位を防 ぐ保持ス リ ーブか らな る、 2 つのチ ュ ーブフ ラ ン ジを繫ぎ、 シールす る 結合手段を含むこ とを特徴 とす る二重壁複合材料チ ュ 一ブ構造。
5 . 請求項第 1 4 項記載の二重壁複合材料チ ュ ーブ構 造において、 前記のチ ュ ーブ構造の一対が長さ方向 に 並び、 前記の結合手段がさ ら に、 結合 さ れたチ ュ ーブ 構造の向かい合っ た シール面を シー ルする ための弾力 性を持っ た シール手段を含むこ とを特徴 とする二重壁 複合材料チ ュ ー ブ構造。
6 . 請求項第 1 5 項記載の二重壁複合材料チ ュ ー ブ構 造において、 前記の シー ル手段が、 内面に第一の溝を 持ち、 両側面に複数の第二の溝を有す る シー ル リ ン グ よ り な り 、 前記の結合 さ れたチ ュ ー ブ構造の ひ とつあ る いは双方の長 さ の増加ゃ該チ ュ ー ブ構造が受け る 熱 ま たは圧力 に よ る 応力 に対応 して シ ー ル面が互いに動 く と き に、 該 シ ー ル面 と シ一 ル リ ン グ と の間 に多数の エ ッ ジの接触に よ る シー ルを も た らす こ と を特徴 とす る二重壁複合材料チ ュ ー ブ構造。
7 . 請求項第 1 6 項記載の二重壁複合材料チ ュ ー ブ構 造において、 前記の シー ル リ ン グがその周囲 に沿 っ て 環状の溝を持ち、 前記の半割 り 結合具を前記の保持ス リ ー ブの 中で組み上げ る 間、 該 シ ー ル リ ン グの捻れあ る いは歪みの発生を防 ぐ ため に、 該半割 り 結合具が前 記の溝に嵌合す る半割 り 環状の フ ラ ン ジを持つ こ と を 特徴とす る二重壁複合材料チ ュ ー ブ構造。
8 . 請求項第 1 6 項記載の二重壁複合材料ヂユ ー ブ構 造において、 前記の シー ル リ ン グの圧縮 しない状態で の幅が、 環状の シ ー ル面の間で約 1 イ ン チ （ 2 5 . 4 m m ) で、 ま た該 シー ル リ ン グの外径が少な く と も前 記結合具の内径にほ ぼ等 しい こ と を特徴 とす る二重壁 複合材料チ ュ ー ブ構造。
9 . 請求項第 1 4 項記載の二重壁複合材料チ ュ ー ブ構 造において、 さ ら に、 前記の半割 り 結合具の内面に、 該半割 り 結合具を保持ス リ 一ブの中に組み上げる ため のガイ ド手段を形成する こ とを特徴 とす る二重壁複合 材料チ ュ ーブ構造。 ·
0 . 請求項第 1 5 項記載の二重壁複合材料チ ュ ー ブ構 造において、 前記の半割 り 結合具の内面に フ ラ ン ジを 設け、 前記チュ ーブ構造のパイ プフ ラ ン ジを合わせ、 結合 して、 軸方向に分離す る のを防 ぐ こ と を特徴 とす る二重壁複合材料チ ュ ーブ構造。
1 . 請求項第 2 0 項記載の二重壁複合材料チ ュ ーブ構 造において、 前記の結合フ ラ ン ジの基底部の間隔 " C D " が、 次式に よ っ て決定さ れる こ と を特徵 とす る二 重壁複合材料チ ュ ーブの結合構造。
C D = C W + 2 X F L
こ こで、 " C W " は シール面に接 してい前記の シー ル手段の圧縮さ れた状態の幅 （イ ンチ） で、 ま た、 " F L " は前記のパイ プフ ラ ン ジの基底部か ら前記の シール面まで測っ た各ノ ィ プフ ラ ン ジの長さ （ィ ン チ ) に等 しい。
2 . 請求項第 1 5 項記載の二重壁複合材料チ ュ ーブ構 造において、 前記のチ ュ ーブ構造の シー ル面の間の、 前記シ一ル リ ン グの圧縮さ れた状態の幅が、 圧縮 しな い状態の幅の少な く と も約 6 0 〜 9 0 % に等 しレ、 こ と を特徵 とする二重壁複合材料チ ュ ーブ構造。
3 . 請求項第 1 5 項記載の二重壁複合材料チ ュ ー ブ構 造において、 前記の結合具を覆い、 シ ー ル して、 前記 結合具の両側で、 前記の結合 したチ ュ ー ブ構造に固定 さ れる柔軟なブー ツ を含む こ と を特徴 とす る 二重壁複 合材料チ ュ ー ブ構造。
4 . 請求項第 1 4 項記載の二重壁複合材料チ ュ ー ブ構 造において、 前記の半割 り 結合具の外径が上記の保持 ス リ ー ブの内径 よ り 、 ほ ぼ 0 . 0 1 〜 0 . 0 4 イ ン チ ( 0 . 2 5 〜 1 m m ) の範囲で小さ レ、 こ と を特徴 とす る二重壁複合材料チ ュ ー ブ構造。
5 . 請求項第 2 4 項記載の二重壁複合材料チ ュ ー ブ構 造において、 前記の保持ス リ ー ブが、 硬化す る 液状高 分子を含浸 さ せ長 さ 方向 に配向 さ せた連続繊維を含む 繊維強化内層 よ り 成る第 1 ス リ ー ブ層 と硬化す る熱硬 化性樹脂マ ト リ ッ ク スを含浸 さ せ周方向 に配向 さ せた 繊維強化材第 2 ス リ ー ブ層 と か らな る こ と を特徴 とす る二重壁複合材料チ ュ ーブ構造。
6 . 請求項第 2 5 項記載の二重壁複合材料チ ュ ー ブ構 造において、 前記の第 1 ス リ ー ブ層の厚さ がほぼ 0 . 0 2 〜 0 . 1 0 イ ン チ （ 0 . 5 〜 2 . 5 m m ) の範囲 に あ り 、 前記第 2 ス リ ー ブ層の厚 さ がほ ぼ 0 . 2 〜 1 . 0 イ ンチ （ 5 〜 2 5 . 4 m m ) の範囲 に あ る こ と を 特徴 とす る二重壁複合材料チ ュ ー ブ構造。
7 . 請求項第 1 項記載の二重壁複合材料チ ュ ー ブ構造 において、 前記の繊維が、 その番手がポ ン ド当 り 5 0 〜 6 5 0 ヤー ド （ l k g 当 り 1 0 1 〜 1 3 1 0 m ) の 範囲にあ り 、 且つその単繊維の直径が 1 ひ 〜 2 5 ミ ク 口 ンの範囲 にあ る ガラ ス連続繊維のス ト ラ ン ド製品で あ る こ とを特徵とする二重壁複合材料チ ュ ーブ構造。 8 . 請求項第 1 4 項記載の二重壁複合材料チ ュ ーブ構 造において、 前記の透過性の第 3 層か ら 出 る流体の洩 れを検出する洩れ検出セ ン サを含むこ とを特徵 とす る 二重壁複合材料チ ュ ーブ構造。
9 . その管壁を通 して洩れる流体の圧力 お よ び流速を 抑制 し、 使用内圧に耐える二重壁複合材料チ ュ ーブ構 造の製作方法であ っ て、 多数の層を持ち、 その少な く と も ひ とつの層 において、 も ろ いマ ト リ ッ ク ス材料を 含む複合材料の成形、 該パイ プの両端の シール、 該パ イ ブの流体によ る充塡、 お よ び予め定めた寸法およ び 量の微小亀裂を前記の も ろ いマ ト リ ッ ク ス材料中に生 ぜしめ る ための該流体の加圧の各ステ ッ プか らな る二 重壁複合材料チ ュ ーブ構造の製作方法。
0 . 請求項第 2 9 項記載の二重壁複合材料チ ュ ーブ構 造の製作方法において、 前記の製作ステ ッ プが、 不透 過性の第 1 層の形成、 も ろ いマ ト リ ッ ク スを含浸させ た繊維ス ト ラ ン ドを含む第 2 層の、 該第 1 層の上且つ パイ プ構造の軸の周 り への周方向の巻き付け、 も ろ い マ ト リ ッ ク スを含浸さ せた織維ス ト ラ ン ドを含む第 3 層 に よ る該第 2 層 の被覆、 不透過性の第 4 層 に よ る 該 第 3 層の被覆お よ び前記のパイ プを加圧 して、 前記の 第 2 層お よ び第 3 層 に、 それぞれ周方向お よ び長 さ 方 向 に配向す る 微小亀裂を形成せ しめ る こ と よ り な る 前 記の加圧ステ ッ プ よ り 成る こ と を特徴 とす る二重壁複 合材料チ ュ 一ブ構造の製作方法。
1 . 請求項第 3 0 項記載の二重壁複合材料チ ュ ー ブ構 造の製作方法において、 前記の第 1 層 の終末部分を形 成 して、 前記の軸か ら外方に向か っ て半径方向 に広が る環状の シー ル面を画定す る こ と を含む こ と を特徴 と す る二重壁複合材料チ ュ ー ブ構造の製作方法。
2 . 請求項第 3 1 項記載の二重壁複合材料チ ュ ー ブ構 造の製作方法において、 さ ら に、 前記の第 2 , 3 お よ び 4 層を形成 して、 前記の シー ル面を終端 とす る パイ プ外周 の フ ラ ン ジを得る こ と を特徴 と す る二重壁複合 材料チ ュ ー ブ構造の製作方法。
3 . 請求項第 3 0 項記載の二重壁複合材料チ ュ ー ブ構 造の製作方法において、 前記の第 2 ， 3 お よ び 4 層 の 終末部分が環状のパイ プフ ラ ン ジ に形成 さ れ、 その第 2 層のイ ン チで表 した厚さ " T C " が、 次式に従 っ て 決定 さ れる こ と を特徴 とす る二重壁複合材料チ ュ ー ブ 構造の製作方法。
T C = P x D / 2 S C ( イ ン チ ）
こ こ で、 " P " ： 最大パイ プ試験圧 （ p s i )
" D " ： 前記ノ ィ プの内径 （イ ンチ）
" S C " ： 前記の第 2 層の最大許容引張 り 強 さ
( s i ) - ま た、 前記最大パイ ブ試験圧 " P " は第 3 層の厚さ " T L " に支配さ れ、 次式で決定さ れる。
P = E L Z A
こ こ で、 " A " は式 A = ( 0 D F ) 2 X 0 . 7 8 5 4 (平方イ ン チ） に従う 前記のパイ プフ ラ ン ジの面積 で、 該式の " 0 D F " は前記ノ、。イ ブ フ ラ ン ジの外径、 ま た " E L " (ポ ン ド） は前記パイ ブフ ラ ン ジの第 3 層 によ り 支え られる式
E L = S L x T L X 3 . 1 4 1 6 X 0 D F
で計算される最大端末負荷荷重であ る。
ただ し、
" T L " 前記第 3 層の厚さ （イ ンチ）
" S L " ： 該層の横せん断強さ （ p s i )
4 . 請求項第 3 2 項記載の二重壁複合材料チ ュ ーブ構 造の製作方法において、 一対の円筒半割 り 結合具の形 成 と、 該半割 り 結合具を覆い、 前記パイ プフ ラ ン ジ と 嵌合状態に保っ て、 前記のチ ュ ーブ構造の相互の変位 を防 ぐ保持ス リ ーブの形成とか ら成る 、 ふたつの前記 チ ュ ーブ構造のチ ュ ーブフ ラ ン ジを繫ぎ、 シールす る 結合手段の成形を含む こ とを特徴 とす る二重壁複合材 料チ ュ ー ブ構造の製作方法。
5 . 請求項第 3 4 項記載の二重壁複合材料チ ュ ー ブ構 造の製作方法において、 前記の半割 り 結合具の内面に 結合 フ ラ ン ジを形成 し、. 前記チ ュ ー ブ構造のパイ プ フ ラ ン ジを合わせ、 結合 して、 軸方向 に分離す る のを防 ぎ、 その結果 と して、 前記の結合 フ ラ ン ジの基底部の 間隔 " C D " が、 次式に よ っ て決定さ れ る こ と を特徴 とす る二重壁複合材料チ ュ ー ブ構造の製作方法。
C D = C W + 2 x F L
こ こ で、 " C W " は前記チ ュ ー ブ構造の シ ー ル面の 軸方向の間隔に等 しい。 " F L " は前記のパイ プ フ ラ ン ジの基底部力、 ら夫々 の前記の シ ー ル面 ま で測 っ た各 ノ、。ィ プ フ ラ ン ジ の長 さ に等 し レヽ。
6 . 請求項第 3 4 項記載の二重壁複合材料チ ュ ー ブ構 造の製作方法において、 前記の チ ュ ー ブ構造の シ 一 ル 面の間の、 弾力性の あ る シー ル リ ン グを圧縮 して、 そ の圧縮さ れた状態の幅が、 圧縮 しな い状態の幅の少な く と も約 6 0 〜 9 0 % に等 し く す る こ と を含む こ と を 特徴 とす る二重壁複合材料チ ュ ー ブ構造の製作方法。 7 . 請求項第 3 4 項記載の二重壁複合材料チ ュ ー ブ構 造の製作方法において、 前記結合具の両側で前記の結 合 したチ ュ ー ブ構造に固定 さ れ る柔軟なブー ツ に よ り 、 前記の結合具を覆い、 シ ー ルす る こ と を含む こ と を 特徴 とす る二重壁複合材料チ ュ ー ブ構造の製作方法。
8 . 請求項第 3 4 項記載の二重壁複合材料チ ュ ーブ構 造の製作方法において、 前記の半割 り 結合具の外径を 上記の保持ス リ ーブの内径よ り 、 ほぼ 0 . 0 1 〜 0 . 0 4 イ ンチ （ 0 . 2 5 l m m ) の範囲で小さ く な る よ う に成形する こ とを含むこ とを特徴 とする二重壁複 合材料チ ュ ーブ構造の製作方法。
9 . 請求項第 3 4 項記載の二重壁複合材料チ ュ ーブ構 造の製作方法において、'前記の保持ス リ ーブが、 硬化 する液状高分子を含浸させ長さ方向 に配向 さ せた連続 鏃維を含む繊維強化内層 よ り 成る第 1 ス リ ーブ層 と硬 化する熱硬化性樹脂マ ト リ ッ ク スを含浸させ周方向 に 配向 させた織維強化材第 2 ス リ ーブ層 とか ら成る よ う に成形する こ とを含むこ とを特徴とする二重壁複合材 料チ ュ ーブ構造の製作方法。
0 . 請求項第 3 9 項記載の二重壁複合材料チ ュ ーブ構 造の製作方法において、 前記の第 1 ス リ ーブ層の厚さ がほぼ 0 . 0 2〜 0 . 1 0 イ ンチ （ 0 . 5 〜 2 . 5 m m ) の範囲にあ り 、 前記第 2 ス リ ーブ層の厚さ がほぼ 0 . 2〜 1 . 0 イ ン チ （ 5 〜 2 5 . 4 m m ) の範囲 に あ る よ う に成形する こ とを含むこ とを特徴 とす る二重 壁複合材料チ ュ ーブ構造の製作方法。
1 . 請求項第 3 4 項記載の二重壁複合材料チ ュ ーブ構 造の製作方法において、 前記の透過性の第 3 層か ら 出 る流体の洩れを検出する洩れ検出セ ンサの取付けを含 む こ と を特徴 とす る 二重壁複合材料チ ュ ー ブ構造の製 作方法。
2 . 請求項第 2 9 項記載の二重壁複合材料チ ュ ー ブ構 造の製作方法において、. 不透過性の内壁 と一次封止機 能を持つ表面を形成す る ため に、 繊維強化の熱硬化性 高分子の樹脂の第 1 層を円筒形のマ ン ド レ ルの上に配 置 し、 該第 1 層を硬化 さ せ、 該第 1 層 の上にマ ト リ ツ ク スを含浸 さ せた周方向の連続繊維ス ト ラ ン ドの第 2 層を積層 し、 該第 2 層 の上にマ ト リ ッ ク スを含浸 さ せ た長 さ方向の連続繊維ス ト ラ ン ドの第 3 層を積層 し、 不透過性の外壁 と二次封止機能を持つ表面を形成 して ノ、'イ ブを成形す る ために、 繊維強化材の熱硬化性高分 子の樹脂の第 4 層を、 該第 3 層の上に積層 し、 前記第 2 , 3 ， お よ び 4 層を硬化さ せ、 前記パイ プを前記マ ン ド レ ルか ら取 り 外す こ と を含む こ と を特徴 とす る二 重壁複合材料チ ュ ー ブ構造の製作方法。
3 . 請求項第 4 2 項記載の二重壁複合材料チ ュ ー ブ構 造の製作方法において、 前記内壁を シー ルす る ために 、 前記パイ プ両端に取 り 外 しので き る シ ー ルプラ グを 結合 し、 長 さ を固定 した構造物に該パイ プを取 り 付け 、 該パィ プに流体を、 該流体の圧力 を同時に コ ン ト 口 ー ル し、 監視 しなが ら、 充塡 し、 該パイ プの圧力 を、 最大で、 毎分 5 〜 1 O p s i の範囲の速度で、 増加 さ せ、 パイ プの長 さ の変化を測定 し、 少な .く と も 1 0 分 毎に、 該パイ プの長さ方向の歪みを計算する こ と を含 むこ と を特徴 とする二重壁複合材料チ ュ ー ブ構造の製 作方法。
4 . 請求項第 4 3 項記載の二重壁複合材料チ ュ ーブ構 造の製作方法において、 パイ プの全伸びをパイ プの長 さで除 して長さ方向の全歪みを計算 し、 少な く と も 1 0 分毎に、 こ の長さ方向の歪みの変化を計算 し、 イ ン チ Zイ ンチ Z分 （mmZmmZ分） で測 られ る 歪み速 度を算出 し、 少な く と も 3 0 分毎に、 イ ンチ Zイ ンチ Z分 （mmZmmZ分） で測 られる平均歪み速度を算 出 し、 1 0 分毎に測っ た平均歪み速度が約 0 . 0 0 0 0 5 〜 0 . 0 0 0 0 2 0 の範囲に入る よ う に、 前記の パイ プの加圧速度を調整 し、 少な く と も 3 0 分毎に測 つ た平均歪み速度が約 0 . 0 0 0 0 1 1 イ ンチノイ ン チ Z分を超えない よ う に、 該パイ プの加圧速度を調整 し、 該パイ プの加圧を終了 し、 該パイ プか ら流体を除 いて該パイ プを空にする こ と を含むこ と を特徴 とす る 二重壁複合材料チ ュ ーブ構造の製作方法。
5 . マ ト リ ッ ク スを含浸さ せた周方向の連続繊維ス ト ラ ン ドの一層を回転する マ ン ド レ ノレの上にフ ィ ラ メ ン ト ワ イ ンディ ン グ して、 該マ ン ド レ ルに巻かれた フ ィ ラ メ ン ト ワイ ンディ ン グ リ ボ ンか ら余分の樹脂を除い て滴下のない層を得る方法であ っ て、 複数個のス ト ラ ン ド供耠パ ッ ケー ジか ら、 予め選択 した繊維特性 と番 手を持 ち 、 そ の各 々 が少な く と も ほ ぼ平行な連続繊維 の集合か ら な る 未含浸の連続繊維ス ト ラ ン ド の複数本 を引 き 出 し、 各一本の未含浸ス ト ラ ン ド を各 ス ト ラ ン ド供給パ ッ ケ ー ジ の上方 に位置す る 未含浸ス ト ラ ン ド ガイ ドを通 して供給 し、 そ の未含浸ス ト ラ ン ド を夫 々 の ス ト ラ ン ド ガイ ドを通 して、 マ ト リ ツ ク ス コ 一 夕 槽 の上方に位置す る ス ト ラ ン ド案内櫛 に供給 し、 該ス ト ラ ン ドの あ る 本数を規則正 し く 交互 に、 ス ト ラ ン ド案 内櫛か ら マ ト リ ツ ク ス コ 一 夕 槽の頂上を横切 っ て、 2 本の ス ク イ ズバー の 間 に供給 し、 そ れか ら さ ら に、 形 成 さ れた リ ボ ン の幅を調整す る 鏃維ス ト ラ ン ド集合装 置に 向 け、 残 り の未含浸繊維ス ト ラ ン ドを、 含浸繊維 ス ト ラ ン ド にす る た め に、 マ ト リ ツ ク ス コ 一 夕 槽 に供 給 してマ ト リ ッ ク ス コ 一 夕 槽に溜 めた液状マ ト リ ッ ク ス の液面下に あ る マ ト リ ッ ク ス含浸バー の下を く ぐ ら せ、 該含浸鏃維ス ト ラ ン ド をマ ト リ ッ ク ス含浸バ ー の 下か ら マ ト リ ッ ク ス コ 一 夕 槽の外に引 き 出 し、 液状マ ト リ ッ ク ス の液面 よ り 上 に位置す る ス ト ラ ン ド ガイ ド バー の上を通過 さ せ、 該含浸繊維ス ト ラ ン ドを ス ト ラ ン ド ガイ ドバー か ら 2 本の ス ク イ ズバー の 間 に供給 し て、 未含浸繊維ス ト ラ ン ド と 交互に接触 さ せ、 含浸織 維ス ト ラ ン ド に よ っ て供給 さ れ る 余分の液状マ ト リ ッ ク ス に対す る 未含浸鏃維ス ト ラ ン ド の毛細管吸引 を用 いて、 未含浸繊維ス ト ラ ン ド に含浸 ス ト ラ ン ドの液状 マ ト リ ッ ク スを含浸させ、 こ れ ら の鏃維ス ト ラ ン ドを 形成さ れた リ ボ ンの幅を調節する槃合装置に供給 し、 該繊維ス ト ラ ン ドを、 引 き揃え繊維をマ ン ド レ ルに巻 き付ける 角度をコ ン ト ロ ールする リ ボ ン供給装置に供 給 し、 所要の厚さ の リ ボ ンをマ ン ド レ ル状に積層する ために、 回転する マ ン ド レ ル と リ ボ ン供給装置を軸方 向に互いに相対的に動かす各工程か らな る こ とを特徴 とする フ イ ラ ン メ ト ワ イ ンディ ン グの方法。
6 . マ ト リ ッ ク スを含浸させた長さ方向 に引 き揃えた 連続鏃維ス ト ラ ン ドか ら ス ト ラ ン ドコ ー ドを作る方法 であ っ て、 複数個のス ト ラ ン ド供給パ ッ ケ ー ジか ら、 予め選択 した繊維特性と番手を持ち、 そ の各々 が少な く と も ほぼ平行な連続繊維の集合か ら成る未含浸の連 続繊維ス ト ラ ン ドの複数本を引 き 出 し、 各一本の未含 浸ス ト ラ ン ドをガイ ドを通 して供給 し、 各ス ト ラ ン ド をス ト ラ ン ド案内櫛に供給 し、 各ス ト ラ ン ドを該ス ト ラ ン ド案内櫛か ら ス ト ラ ン ドの集合を形成す る ための 集合 リ ン グに供給 し、 該ス ト ラ ン ドの集合を集合 リ ン グか ら硬化する液状でス ト ラ ン ドに含浸さ れる マ ト リ ッ ク スを容れたマ ト リ ッ ク ス コ 一 夕槽に供給 し、 含浸 したス ト ラ ン ドの集合を形成する ために、 該マ ト リ ツ ク ス コ 一 夕 の中 にあ る含浸バーの下に、 前記のス ト ラ ン ドの集合を導き、 含浸 したス ト ラ ン ドの集合をス ク ィ ズ装置の間 に導き、 含浸 したス ト ラ ン ドの集合を、 ス ク イ ズ装置か ら、 ス ト ラ ン ド コ ー ドを形成す る ため に、 所望のス ト ラ ン ド コ ー ドの断面積に等 し い断面積 を持つ コ ー ド形成オ リ フ ィ スを画定す る ス ト ラ ン ド コ ー ド形成装置を通 して、. 導 く と レ、 う ス テ ッ プカヽ らな る こ と を特徴 とす る ス ト ラ ン ド コ ー ドの製作方法。
7 . 請求項第 4 6 項記載のス ト ラ ン ド コ ー ドの製作方 法において、 ス ト ラ ン ド コ ー ドを軸方向 に横行す る ス ト ラ ン ド コ ー ドを引 き 出 し、 配置装置に導 き 、 両端に 周方向 に間隔を空けた繫止 ピ ン の環状の列を含む、 軸 方向 に隔た っ た一対の ピ ン リ ン グを持つ前記パイ プマ ン ド レ ルの軸を、 少な く と も、 前記ス ト ラ ン ド コ ー ド 引 き 出 し装置の横行経路に大体平行に置き 、 前記ス ト ラ ン ド コ ー ドの始端を前記繫止 ピ ン の ひ とつに固定 し 、 前記の引 き 出 し、 配置装置を前記の経路に沿 っ て前 後に移動 さ せ、 前記の ス ト ラ ン ド コ ー ドを、 前記の ピ ン リ ン グの夫々 の繋止 ピ ン を回 る ルー プ と し、 前記マ ン' ド レ ルの上に、 複数の少な く と も 大体平行な ス ト ラ ン ド コ ー ドの層 を形成す る こ と を含む こ と を特徴 とす る ス 卜 ラ ン ド コ ー ド の製作方法。
8 . 請求項第 4 7 項記載のス ト ラ ン ド コ ー ドの製作方 法において、 さ ら に前記マ ン ド レ ルを回転 さ せて、 前 記ス ト ラ ン ド コ ー ド層を、 互いに相対的に移す こ と を 含む こ と を特徴 とす る ス ト ラ ン ド コ ー ド の製作方法。 9 . 請求項第 4 8 項記載の ス ト ラ ン ド コ ー ドの製作方 法において、 前記の移動のステ ッ プが前記のス ト ラ ン ド コ ー ド引 き 出 し装置が、 前記ス ト ラ ン ド コ ー ド層を 形成す る 間において、 周方向 に隣 り 合 う 前記繋止 ピ ン の間の移動を含むこ とを特徴 とする ス ト ラ ン ド コ ー ド の製作方法。
0 . 請求項第 4 9 項記載のス ト ラ ン ド コ ー ドの製作方 法において、 前記の移動およ び回転のステ ッ プを操 り 返 して、 前記マ ン ド レ ルの上に、 前記ス ト ラ ン ド コ ー ドの複合材の層を形成する こ とを含むこ とを特徴 とす る ス ト ラ ン ド コ 一 ドの製作方法。
1 . 2 つのチ ュ ーブ構造をつな ぐ複合材料の結合具の 製作方法において、 マ ン ド レ ルの外表面に、 繊維強化 高分子樹脂の第 1 層を積層 し、 該高分子樹脂を硬化さ せ、 マ ト リ ッ ク スを含浸させた長さ方向の繊維ス ト ラ ン ドの第 2 層を前記第 1 層の上に積層 し、 マ ト リ ッ ク スを含浸させた周方向の繊維ス ト ラ ン ドの第 3 層を前 記第 2 層の上に積層 し、 繊維強化高分子樹脂の第 4 層 を、 前記第 3 層の外表面に積層 して円筒構造を形成 し 、 該円筒構造の周 り に、 2 部品か らな る結合具の成形 型を配置 して止め、 未硬化の円筒を切断 して 2 個の半 割 り 円筒構造 と し、 該半割 り 円筒構造を硬化さ せて、 断面が半円の少な く と も大体同 じ形状の半割 り 結合具 を形成 し、 前記の 2 部品 よ り 成る成形型を該半割 り 結 合具か ら外 し、 ま た該半割 り 結合具をマ ン ド レ ルか ら 取 り 外すステ ッ プ よ り な る こ と を特徴 とす る結合具の 製作方法。
2 . 二重壁複合材料チ ュ ー ブ構造を製作す る 装置であ つ て、 取 り 外 しのでき る よ う に軸状に組み上げた分解 可能な部品 よ り 成 り 、 その長 さ 方向の軸の回 り に回転 す る よ う に取 り 付け ら れ、 そ の長 さ 方向 に亙 っ て環状 の断面を持つマ ン ド レ ル と、 そ の上の積層構造を支え る ために、 該マ ン ド レ ルの周囲 に長 さ 方向に隔た っ て 位置せ しめた、 マ ン ド レ ルの軸か ら外に向か っ て半径 方向 に延長 さ れ、 その終端が環状の間隔を隔てた ロ ー ル面の列 と な る、 少な く と も 2 個の環状の支持手.段 と 、 該支持手段の各 々 の半径方向の高 さ を選択的 に調整 す る手段 と、 そ の軸方向 に沿 っ て取 り 外 し可能な固定 手段で結合 さ れ、 そ の内面が前記ロ ー ル面に接触 し、 少な く と も部分的 に支持 さ れ、 π — ル面の複合材料素 材を保持す る 、 少な く と も 1 個の分解可能な環状の成 形型構造 と、 該成形型構造を前記環状の支持手段の少 な く と も ひ とつに、 取 り 外 しの 出来る よ う に取 り 付け る、 取 り 外 し可能な固定手段 と よ り な る こ と を特徴 と す る二重構造複合材料チ ュ ー ブ構造の製作装置。
3 . 請求項第 5 2 項記載の二重壁複合材料チ ュ ー ブ構 造の製作装置において、 前記マ ン ド レ ルの相対す る 端 末に位置せ しめ られ、 パイ プの シ ー ル面の成形面を画 定す る 、 前記の軸か ら外に向か っ て半径方向に広がる 1 組の環状の リ ン グを含む も のであ る こ と を特徴 とす る二重壁複合材料チ ュ ーブ構造の製作装置。
4 , マ ト リ ッ ク スを含浸させた連続繊維ス ト ラ ン ド の 引 き揃え リ ボンを製作す る装置において、 少な く と も 1 列に並べた、 少な く と も 2 0 個の水平に置いたス ト ラ ン ド ノ ッ ケ ー ジ よ り な る ク リ ノレ と 、 該ス ト ラ ン ド の 上に位置せ しめた、 少な く と も、 2 0 個のス ト ラ ン ド ガイ ドア イ と、 各々 が水平方向への開口 を持ち、 繊維 マ ト リ ッ ク ス コ 一 夕 の隣に一列に配置さ れた、 少な く と も、 2 0 個のス ト ラ ン ドガイ ドア イ と、 上面が開い たマ ト リ ッ ク ス コ 一 タ槽 と、 2 本の平行且つ水平にお かれた丸棒に間隔を開 けて差 し込んだ少な く と も 2 1 本の水平且つ平行に置かれた ピ ンからな り 、 垂直方向 へ の開口 を持つ少な く と も 2 0 の ス ト ラ ン ドガイ ドア ィ の列を形成する、 前記マ ト リ ッ ク ス コ 一 夕 槽の上に 位置せ しめたス ト ラ ン ド案内櫛 と、 該マ ト リ ツ ク ス コ — 夕槽の底に水平に位置せ しめた リ ボ ン含浸バー と、 該マ ト リ ッ ク ス コ 一 夕槽の上縁の隣に、 その上方に水 平に置かれた リ ボ ン ガイ ド と、 該マ ト リ ッ ク ス コ 一 夕 と鏃維ス ト ラ ン ド集合装置 との中間 に位置せ しめた、 水平方向に開 口 を持ち、 そ の垂直方向の間隔が前記引 き揃え リ ボ ンの望ま しい厚さ に等 しい、 1 組のス ク イ ズバー と、 該ス ク イ ズバーの隣に位置せ しめた、 水平 方向の丸棒に差 し込んだ少な く と も 2 1 本の垂直方向 の平行な ピ ン カヽ ら な り 、 水平方向 の ス ト ラ ン ド ガィ ド の開 口 の列 を形成す る 繊維ス ト ラ ン ド集合装置 と 、 回 転可能な カ ー ブ し た棒を含む、 マ ン ド レ ルの回転の 間 に フ ィ ラ メ ン ト ワ イ ン デ ィ ン グ さ れ る 弓 I き 揃え リ ボ ン の幅 と 巻 き 付 け角 度を維持、 コ ン ト ロ ー ルす る リ ボ ン 供給装置 と か ら な る こ と を特徴 と す る リ ボ ン の製作装
¾ o
5 . マ ト リ ッ ク ス を含浸 さ せた連続繊維強化材の ス ト ラ ン ド コ ー ド を製作す る 装置 に お いて、 少な く と も 1 列 に並べた、 少な く と も 2 0 個の水平に 置い た ス ト ラ ン ドパ ッ ケ ー ジ よ り な る ク リ ノレ と 、 該ス ト ラ ン ドの上 に位置せ し めた、 少な く と も 、 2 0 個 の ス ト ラ ン ド ガ イ ドア イ と 、 水平方向への開 口 を持 ち 、 繊維マ ト リ ツ ク ス コ 一 夕 の隣に配置 さ れた、 少な く と も 、 2 0 個の ス ト ラ ン ド ガイ ドア イ と 、 マ ト リ ツ ク ス コ 一 夕 の支持 構造 に取 り 付 け た環状の ス ト ラ ン ド集合 リ ン グの上に 位置す る ス ト ラ ン ド案内櫛 と 、 マ ト リ ツ ク ス コ 一 夕 槽 の上に位置 して、 直径がほ ぼ 0 . 2 5 〜 1 . 0 0 イ ン チ （ 6 . 3 5 〜 2 5 . 4 m m ) の丸棒を内径がほ ぼ 3 〜 9 イ ン チ （ 7 6 . 2 〜 2 2 8 . 6 m m ) の閉 じ た リ ン グに成形 し た ス ト ラ ン ド集合 リ ン グ と 、 ス ト ラ ン ド に含浸 さ せ る 液状マ ト リ ッ ク ス を容れ る マ ト リ ッ ク ス コ 一 夕 と 、 該マ ト リ ッ ク ス コ 一 タ 槽の底 に接 して位置 せ し めた直径力 ほ ぼ 1 〜 2 イ ン チ （ 2 5 . 4 〜 5 0 . 8 m m ) の回転可能な含浸バー と、 2 本の平行で且つ 水平に置いた回転す るバー と 2 本の平行で且つ垂直に 置いた回転するバー と よ り な り 、 該バーの外径がほぼ 1 〜 2 イ ンチであ る、 調節可能なス ク イ ズ装置と、 2 組の間隔を等 し く した平行な回転するバー よ り な り 、 該バーの直径はほぼ 1 〜 2 ィ ンチで、 各組のバーは互 い に直角 に配置さ れて、 ス ト ラ ン ド コ ー ドの断面積を コ ン ト ロ ールする ための コ ー ド成形オ リ フ ィ スを形成 する ス ト ラ ン ドコ 一 ド成形装置よ り な る こ と を特徴 と する ス ト ラ ン ド コ ー ドの製作装置。
6 . 軸受けに支え られる 回転軸を持ち、 円筒径の成形 表面を画定 して、 複合材料チ ュ ーブ構造 と、 それに嵌 合する半割 り 結合具を製作する ための 2 部品か らな る マ ン ド レ ル装置において、 周方向に間隔を開 けて、 半 径方向に伸びる複数の繋止 ピ ンを確保する ピ ン リ ン グ と、 該 ピ ン リ ン グを前記マ ン ド レ ルの端末に、 取 り 外 し可能な よ う に固定す る ボル ト結合手段 と を含むこ と を特徴 とするマ ン ド レ ル装置。 .
7 . 2 部品か ら成る マ ン ド レ ルの保持移動架台 におい て、 可動フ レ ー ム と、 長さ方向に隔た っ て取 り 付け ら れた 2 個の軸受けの支持 メ ンバーで、 少な く と も その ひ とつは該フ レ ームか ら垂直に持ち上げ られる よ う に 取 り 付け られてい る支持メ ンバ一 と を含むこ とを特徴 とする保持移動架台。
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