JPS6132545B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は可撓性の管又はパイプに関し、特に、
高圧下の流体を移送するための、内径が大きく
（400mm以上）且つ他の特色を有する可撓性パイプ
に関する。

以下では、各用語を次の意味で用いる； ―補強材：パイプにその機械的特性を与えるため
に設けられるパイプの壁面内に包含された異な
る要素の集合体である。壁部中に埋設されてい
ても外部からの損傷に対しパイプを保護する役
目をするのみの補強材（ブレーカー）は、ここ
で言う補強材には含まれない。

―シート材：ゴム又はその類似物内に埋設されか
つパイプの縦軸線に対して所定角度（この角度
を配置角度という）を成すように１つ以上のつ
る巻線に沿つてパイプと同軸状に同じ１つの円
筒面内に巻き付けられた糸又はより糸のような
要素によつて構成された、前記補強材のうち機
械的強度を付与する部分。

―シート材の対：パイプの縦軸線に対し、絶対値
は同一であるが方向が反対の、パイプ縦軸線に
対する角度に従つて、その糸又はより糸が配置
されている、互に重さねられた２枚のシート材
によつて構成される集合体。１対のシート材
は、厚さが数分の１mmであるゴム層によつて一
般に互いに分岐されている。このゴム層は個々
のシート材の糸又はより糸が直接接触するのを
防止はするが、厚さが薄いため、パイプの機械
的特性には関与しない。

―凹み圧力：外部圧力が内部圧力より大きくなつ
た時の外部から内部へ向う圧力で、この圧力は
1.02Kl／cm²（／bar）より大きいであろう。

―折れ曲り、又は押潰：少しづつ曲げた時に、断
面も少しづつ卵形になり、その後圧縮された彎
曲部の内側部分が瞬間的に外側部分と接近する
現象。この曲り又は押潰しが生じると、パイプ
は、平らにひしやげた形になる。

―糸：鋼又はガラスのような鉱物材料又はレーヨ
ン、ポリアミド、アラミドのような有機材料製
の円筒状単一エレメント。通常の概念では本発
明と違つて、糸とはそれぞれ金属製又はガラス
製の場合に単一エレメントを示すのに用い、そ
れが有機材料の場合には多数のモノフイラメン
トの集合を示すために用いている点に注意され
たい。

―より糸：より合せによつて複数の糸を集合させ
てなる要素。

直径が一般に大きな（700mm以上）公知のパイ
プでは、その補強材は、実質的な厚さを有するゴ
ム層により互いに分離されパイプの縦軸線に対し
約80゜に配置された金属より糸により形成されて
いる。２枚のシート材又は２対のシート材によつ
て構成され、パイプの補強材のシート材を形成す
る金属より糸は高い耐圧縮強度を有し且つ伸びが
小さい。凹み圧力（すなわち外部から内部へ向う
圧力）に対して潰れずに耐えるように作られてい
るこのパイプは、その機能を十分有し、小さな半
径で破壊せずに曲げることができるが、特に外圧
よりも高い内圧と引張力とには耐えることができ
ない。

また、内圧と縦方向引張り力との両方に耐える
ように作られたパイプも公知である。このパイプ
の補強材は、パイプの縦軸線に対し45゜〜65゜の
角度に配置された金属糸の１対のシート材と、パ
イプの縦軸線に対し15゜〜35゜の角度に配置され
た金属糸によつて形成され前者のシート材上方に
設けられた１枚のシート材又は１対のシート材と
によつて構成されている。金属がパイプの縦軸線
に対する小さな角度で配置されているにもかかわ
らず、このパイプに縦方向の柔軟性を与えるため
には、補強材の内側シート材の対と外側シート材
又はその対との間に、それらが互に変位できるよ
うにするためのゴム剪断層が設けられる。しか
し、このパイプは縦方向に剛直であり、小さな半
径で曲げると折れてしまう。更に、加圧液体が入
つていない時には大きな引張り応力が加わつて、
流体と接触するパイプを構成する弾性層が破壊さ
れるほど伸びてしまう。すなわち、このパイプは
曲げにくく、縦方向の耐引張り応力性が悪く、わ
ずかな凹み圧力にも耐えられない。

本発明の目的は、大きな直径（400、600mm及び
それ以上）を有し且つ高圧（20.4、30.6Kg／cm²
（20、30bar）及びそれ以上）の流体を移送するこ
とのできるパイプを提供することにあり、このパ
イプは更に十分な柔軟性と、縦方向引張り及び凹
み圧力に対する耐力、並びに折れずに小さな半径
で曲げることができるという特徴を有している。

本発明のパイプの上記特徴は、その補強材を以
下のもので構成することによつて達成される。す
なわち、 (1) パイプの縦軸線に対する50゜〜55゜の角度に
配置された強度の大きな金属より糸によつて形
成された１対又は複数対のシート材。

(2) 上記シート材又はシート材対の上方に配置さ
れた実質的な厚さを有するゴム又はその類似物
の層。

(3) パイプの縦軸線に対する40゜〜70゜の角度に
配置された糸によつて形成され且つ上記ゴム層
に重ねられた１対又は複数対のシート材。

(1)に示した１対又は複数対のシート材は、内壁
に一番近く、その機能は、パイプに移送流体の圧
力に対する抵抗性を与えることにある。このシー
ト材は当業者には既知のような強度の大きな材料
のより糸によつて形成されている。本発明ではこ
のシート材をより糸で作り、糸では作らないとい
う点に注意されたい。糸はパイプの縦方向剛性大
きくし且つ繰り返しの曲げと圧縮に対する抵抗力
を低下させる欠点がある。

(2)で示したゴム層は実質的な厚さを有する必要
がある。すなわち、このゴム層は、補強材の各組
のシート材間の連結を確実に行つたりシート材の
各が互に僅かに変位できるようにしたりするため
だけではなく、例えば骨格として作用しパイプを
潰さずにその抵抗力を増加させるべくパイプの機
械的特性を変更する役目もするように、十分な厚
さとする必要である。この厚さはパイプの内径に
依存しているが、一般に内径の0.03〜0.07倍であ
る。例えば、内径が500又は600mmの場合には約
0.03倍であり、それより小さく、例えば200mmの
場合には0.05〜0.07倍である。このゴム層によつ
て形成される円筒は、放射方向に高い抵抗力を有
するようにする必要がある。当業者は組成を選択
することすなわち弾性体と充てん材と前記抵抗力
を所望の値に調節するための成分とを定量及び定
性的に組合せて決定することができよう。しか
し、このやり方ではある用途に必要な放射方向の
非常に高い圧縮力に対する抵抗力を与えることは
できない。この問題を解決するために、ゴム層内
にパイプの全長にわたつて金属の環状体を埋設す
る。

(3)で示した１組又は複数組のシート材はパイプ
の内壁から一番遠い所に設ける。このシート材の
本質的機能はこれが取付けられているゴム層並び
に(1)に示した１対又は複数対のシート材と一緒に
なつてパイプに機械的特性を与え且つ必要な耐圧
力抵抗性を与えることにある。このシート材はパ
イプの縦軸線に対し40゜〜70゜の角度に配置され
たより糸によつて構成されている。

これらのシート材は糸によらずに、より糸で形
成する必要がある。これを糸で形成すると、パイ
プを破損せずに曲げることのできる半径が大きく
なり且つパイプの繰返し撓み強度が低下するとい
う欠点がでる。

このより糸は鋼のように破断強度が極めて高く
且つ伸びに対するモジユールの高い材料から出来
ており、それによつて、シート材の数を減らし且
つシート材のこの特性が時間が経過してもほとん
と変化しないようにする。（フローによつて延び
る材料を用いると時間の経過に対し一定の特性を
得るとができない）。

パイプの縦方向柔軟性をさらに増加させ且つこ
の特性を使用中にも長い間維持するために、(3)に
示したシート材を弾性材料のより糸で作ることが
できる。

周知のように、このより糸の特性は単一糸の集
合の仕方に依存している。例えば、機械的強度及
びモジユールの高い鋼のような同一材料の場合
に、同一の破壊強度に対して伸びの小さいより糸
又は伸びの大きなより糸を作ることができる。

破断伸びが4.5％又はそれ以上のより糸は弾性
より糸と称される。すなわち、このような破断伸
びを有するより糸の引張り力／伸び曲線には、そ
の出発点から、伸びが弾性となり且つモジユール
が小さくなる長い区域が存在する。即ちこのより
糸は小さな応力で実質的に弾性的に伸びる。例え
ば、より糸をゴム内に埋設しない状態で強度と破
断伸びとがそれぞれ180Kgと5.6％であるより糸は
18Kgの引張り力で弾性的に2.2％伸びる。このよ
り糸をゴム内に埋設すると、モジユールは更に高
くなるが、伸びは弾性域内にあり、相対的に小さ
な応力の下に、大きな値になる。例えば、上記の
より糸の場合、引張り力18Kgで伸び1.2％にな
る。

このシート材を形成しているより糸に加わつて
いる応力が無くなつてその最初の長さに戻つた時
に引張り力によつてより糸が伸びたということは
全く不利なことではなく、既に述べたように、こ
のより糸を用いることは、特にパイプを厳しい条
件下で用いる際には有利なことである。

より糸の配置角度はシート材の別々の対で同一
であり、パイプの縦軸線に対し40゜〜70゜の間に
ある。事実、角度が40゜以下の時にはパイプの縦
方向柔軟性は不十分なものとなり（シート材が弾
性より糸によつて構成されている時も同じ）、ま
た、配置角度が70゜以上になると、引張り強度が
不十分となる。

パイプの縦軸線に対する40゜〜70゜の間には約
55゜のいわゆる平衡値が含まれるという点に注意
されたい。この値は内圧作用下にパイプの直径と
長さが変わらないような配置角度であるというこ
とは理解できよう。しかし、これらのシート材
は、そのより糸が平衡角度に配置されている(1)に
よる１対又は複数対のシート材により支持された
内圧によつて作用を受けることはない。(3)に示し
たシート材の場合には平衡角度という慨念は、パ
イプの実際の使用条件下に重要な意味をもたな
い。

パイプの縦軸線に対する40゜〜70゜配置角度
は、パイプの使用条件の関数として選択できる。
例えば、パイプに大きな縦方向引張り力が加わ
り、そのために縦方向引張り力に対する抵抗力が
パイプに与えるべき主な性質である場合には、よ
り糸を約40゜の角度に配置する。逆に、引張り力
が大きくなく、曲げ、撓みないしは凹み圧に対す
る耐力が必要な場合には、より糸を約70゜の角度
に配置する。

次に第１，２図を参照して本発明の実施例を説
明する。

第１図のパイプの内径は400mm以下である。こ
のパイプは15000〜20000デカニユートンの縦方向
引張り力を支持し且つ極めて多数回の撓み及び曲
げにも損傷なしに耐えられるものでなければなら
ない。

このパイプの補強材は厚さが14mmのゴム層３に
よつて互に分離されたシート材の内側の対１と外
側の対２とにより形成されている。

シート材の内側の対１は、パイプの縦軸線（一
点鎖線で示す）に対し54゜の角度に配置された金
属より糸により形成され、その機械的強度は、
20.4Kg／cm²（20bar）の移送流体圧力に耐えるこ
とができるような値である。

シート材の外側の対２はパイプの縦軸線に対し
45゜に配置された弾性金属より糸によつて形成さ
れている。

前記ゴム層３内に埋設され且つパイプの全長に
わたつてのびている金属製環状体４の断面は円形
で、その直径は10mmである。

このパイプに縦方向引張り力が加わると、シー
ト材の外側の対２は引き伸され、このシート材に
よつて形成された螺旋体の直径は縮小しようとす
るが、この直径の縮小しようとする傾向は環状体
４によつて補強されたゴム層３が放射方向圧縮に
対して強く抵抗するために阻止される。このよう
にして、パイプは全く伸びないか、ほとんど伸び
ない。

シート材の外側の対２は縦方向に対して比較的
小さな角度を成しており、パイプは僅かな曲率半
径を受けいれる。長さ８ｍのパイプを90゜の角度
にまで曲げることができ、折れの起こる傾向は非
常に少ない。更に、このパイプは極めて多数回交
互に曲げても破損しない。また、このパイプは
10.2Kg／cm²（10bar）を超える凹み圧力にも破損
せずに耐えることができる。

このパイプは、それを引き伸そうとする縦方向
応力に耐えるようにせねばならないが、シート材
の外側の対２は弾性金属のより糸によつて作成さ
れる。実験の結果、この場合、伸びは僅かで、不
具合はなく、縦方向の柔軟性及び繰り返し曲げ及
び撓みに対する挙動が向上することがわかつた。

ゴム層３内に環状体を埋設しない点以外は同様
にして作た同一パイプは4000〜6000デカニユート
ンの縦方向力に耐えることができる。

内経が400mmである第２図のパイプは1000〜
2000デカニユートン程度の比較的小さな縦方向力
に耐えることができる。このパイプには、小さな
半径で素早く曲げられ、損傷を受けないという利
点がある。

このパイプの補強材は厚さが22mmの層７によつ
て互に離されたシート材の内側の対５と外側の対
６とにより構成されている。

シート材の内側の対５はパイプの縦軸線に対し
54゜に配置された金属より糸によつて形成されて
いる。

シート材の外側の対６はパイプの縦軸線に対し
60゜に配置された弾性金属より糸によつて形成さ
れている。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は本発明の好ましい実施例によるパ
イプを示す概略的な半断面図である。 １……シート材の内側の対、２……外側の対、
３……ゴム層、４……金属製環状体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ゴム層と、パイプの縦軸線に対して50゜〜55
   ゜の角度でゴム層内に埋込まれた金属より糸より
   成る内側の１対以上のシート材と、内側の１対以
   上のシート材から外方に間隔を置き、パイプの縦
   軸線に対して40゜〜70゜の角度でゴム層内に埋込
   まれた弾性金属より糸から作られた外側の１対以
   上のシート材と、を有し、内側の１対以上のシー
   ト材及び外側の１対以上のシート材の間のゴム層
   の厚さはパイプの内径の0.03〜0.07倍である、こ
   とを特徴とする可撓性パイプ。 ２ 内側の１対以上のシート材と外側の１対以上
   のシート材とを隔てるゴム層中に補強環状体を埋
   設したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の可撓性パイプ。