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JPH061114B2 - 内部圧力を受けても顕著な長さ変化を起こさない可撓導管 - Google Patents
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JPH061114B2 - 内部圧力を受けても顕著な長さ変化を起こさない可撓導管 - Google Patents

内部圧力を受けても顕著な長さ変化を起こさない可撓導管

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JPH061114B2
JPH061114B2 JP59268696A JP26869684A JPH061114B2 JP H061114 B2 JPH061114 B2 JP H061114B2 JP 59268696 A JP59268696 A JP 59268696A JP 26869684 A JP26869684 A JP 26869684A JP H061114 B2 JPH061114 B2 JP H061114B2
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JP
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flexible conduit
reinforcement
internal pressure
conduit
angle
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ユビイ ミカエル
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ANSUCHI FURANSE DEYU PETOROORU
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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
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
    • F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
    • F16L11/08—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall
    • F16L11/081—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall comprising one or more layers of a helically wound cord or wire
    • F16L11/083—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall comprising one or more layers of a helically wound cord or wire three or more layers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、内部圧力を受けても顕著な長さ変化を生ず
ることのないような新しい可撓導管の構造に関する。
この発明は、特に加圧された水や炭化水素のような流体
を搬送するための可撓導管の構成に応用される。
発明が解決しようとする問題点と従来の技術 このような導管の数多い応用例に対して、内部圧力の所
謂「ボトム効果」、即ち可撓導管の内部圧力に基づく軸
線方向の力を受けても、あまり長さに変化を示さないよ
うな可撓導管がしばしば望まれ、時には必要なことがあ
る。
事実、内部圧力によって可撓導管が延びると多くの応用
例において重大な障害を起こす危険がある。
特に、海底下に埋込み、即ち溝の底部に配設して船舶に
よる損傷の怖れを回避する必要のある場合に重大であ
る。
このように配置された導管が内部圧力を加えられること
によって長くなる傾向があると、垂直方向に変形して溝
からはみ出して埋込んだ効果をなくす危険がある。
この発明の改良を加えた「多層」補強の可撓導管の構造
は主として次の２つから成る。
(1)可撓導管の軸線に対して好ましくは85°以上の大き
な角度で巻かれた１層乃至多層の輪又はワイヤ、ケーブ
ル又は押出し成形材から成る抗圧力補強材。
(2)高々55°以下の角度で巻かれた１対又は複数対の交
叉するワイヤ、ケーブル又は押出し成形材から成る抗引
張り力補強材。ただし、この角度があまり小さいと導管
の可撓性を維持できない。
これらの各種の層は可撓導管の内側から外側へ、どのよ
うな順序で施されてもよいし、薄いプラスチックの膜で
分離されていてもいなくてもよい。
このような構造は、例えば、フランス特許第1417966号
および第2177996号に記載されている。
アメリカ特許第2727616号は曲げ剛性を増加する問題を
克服するために螺線状に配置されたファイバを巻くに際
して軸線に対して55°より大きな角度を適用することを
提案している。しかしこの特許は剛体のパイプの構造に
関するものであって、可撓管の構造に関するものではな
い。
補強材の剛性Ｋは、その層を形成する材料の弾性係数Ｅ
と、この材料の量とに比例するので、次式の積で定義さ
れる。
Ｋ＝Ｅ・ｅ ここでｅは全有効厚さで、此等の層が長方形断面のワイ
ヤでつき合わせ巻きに形成された時の補強材層の全厚さ
である。中空な又は丸い断面をもつワイヤや押出し成形
材の場合は、有効厚さは、空間の部分又はワイヤの内部
又はワイヤ間に形成されるすき間を考慮に入れて最大厚
さegよりも少なくなる。その関数式は ｅ＝ｂ・ｅｇ となる。ここでｂは補強材を形成する材料の量と、それ
によって占有される全体の量（空間を含む）との比であ
る。
内部圧力に抗する補強力に添字ｐを、引張り力に抗する
補強力に添字ｔをつけると、 Kp＝Ep・epおよびKt＝Et・et 在来技術の可撓導管においては、特に、可撓導管の全体
の厚さ、従つてその重量と価格とを減少させるように、
種々の補強材の層に圧力を分布させることが望まれたの
で、Kt／Kpの比は小さい（１以下）。
しかし、この形式の構造では内部圧力の存在下で長さの
安定な可撓導管を実現することはできない。現在の技術
の状況では、できるだけ延びることを少なくするため
に、引張り力に抗する補強材を非常に小さい角度（20°
以下）で巻いているが、これは製作が非常に難しく、ま
た多くの応用例に対して、延びを充分に減らすに至って
いない。特に幻術した埋込まれることのある海底導管の
場合に問題がある。
問題点を解決する手段 この発明によれば、内部圧力に基づく長さの変化を避け
るため、 (1)前述の形式の可撓導管において、引張り力に対する
補強材の巻き角度αが20°から50°の間の値に対して、
剛性比Kt／Kpが2.5と８との間にあるようにする。
(2)剛性比と角度αとが次の関係式で結ばれている時、
より良い結果が得られる。即ち ここでαは20°と50°の間の値で表される。
(3)巻き角度αの誤差の影響を減少するため、即ち、こ
の製造パラメータに関する許容誤差が大きくても大丈夫
なように、次の関係式を満足する構造が望ましい。即ち ここでαは25°と45°の間に制限される。
こうして補強材の剛性比がKt／Kp＝３であり、引張り力
に対する補強層が35°で巻かれているように可撓導管を
形成することによって、圧力下の長さ方向変化を、在来
の構造のものよりも、剛性比で10％、巻き角度で２°か
ら３°の許容誤差で、少なくとも10倍小さくすることが
できる。
実施例 第１図において、例えばナイロンのようなプラスチック
材料から形成された内部導管（１）は圧力に抗する補強
材（２）で被覆され、この補強材は、図示の例では、導
管の軸線に対して例えば85°を超える角度で螺線状に帯
状金属又は予め成形された押出し材を巻きつけることに
よって形成される。
上記の補強の上、互いに反対方向のピッチで２重層を成
して螺線状に巻かれた押出し材の２つの交叉層（３
ａ）、（３ｂ）から成る、引張り力に抗する補強材
（３）で被覆される。これらの押出し材の巻き角度αの
絶対値は導管の軸線に対して20°と50°との間にある。
こうして形成された組立体は、例えばナイロンでできて
いる外套管（４）で被覆される。
別の実施例の補強可撓導管が第２図で説明される。
第１図で説明したのと同様の部品を示すために同じ参照
番号が第２図でも使用される。
この第２実施例の可撓導管では、引張り力に抗する補強
材が押出し材の２対の交叉層（3a，3b）、（3c，3d）で
形成されていて、各層が導管の軸線に対して20°から50
°の間の角度で螺線状に巻かれている。
第３図に示す導管の実施例では、鋼鉄の骨材（５）がプ
ラスチック製の導管（１）の内部に配置され、かつ内部
圧力に抗する補強材の装着(2a)，(2b)が引張り力に抗す
る補強材（3a），（3b）を挟んでそれぞれの両側に配置
される。
第３図に説明するこの実施例では、骨材（５）が、シー
ルされることなく、従って、加圧流体が導管を流れる時
に圧力差を受けないならば（従って導管の内部圧力に対
する抵抗に関与しない）、内部圧力に抗する補強材の硬
さKpを計算する時考慮にいれない。この発明の構造で
は、より良い応力配分が得られ、圧力に抗する補強材を
形成するための材料を、その弾性係数EpがEtよりも小さ
いように選ぶと、全体の厚さを減らすことができる。
このため、もし引張り力に抗する補強材の層が鋼鉄（Et
〜200GPa）から作られるならば、圧力に抗する補強材は
例えば複合材料（ガラス繊維又は他の繊維で補強された
レジン）で作ることができる。この材料はより低い弾性
係数をもっている（Ｅが30から60GPa）。このような材
料は大きな力に耐えるとともに低い密度をもつ利点があ
る。こうして、軽いだけでなく、内部圧力の存在の下で
安定な可撓導管が得られる。内部圧力に抗する補強材は
アルミニウム合金や、チタニウムや、その他の低い弾性
係数をもつ材料からも作ることができる。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明を応用して補強した可撓導管を示し、第
１図は補強された可撓導管の第１実施例、第２図と第３
図とは他の実施例の導管であり、第４図は引張り力に抗
する補強材の巻き角度を示す図面である。 １……可撓導管 ２……圧力に抗する補強材 ３……引張り力に抗する補強材 ４……外套管

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】導管の軸線に対して大きい角度で巻きつけ
    られた輪、ワイヤ、ケーブル又は押出し材から成る少な
    くとも１層の内部圧力に抗する耐圧補強材と、導管の軸
    線に対して55°以下の角度で巻きつけられたワイヤ、ケ
    ーブル、又は押出し材の少なくとも１対の交叉する向き
    に巻かれた層から成る引張り力に抗する補強材とを含む
    補強された可撓導管において、前記引張り力に抗する補
    強材の剛性Ktと、前記内部圧力に抗する補強材の剛性Kp
    との比Kt／Kp（各補強材の剛性Kは積K＝E・eで定義さ
    れ、Ｅは補強材の形成材料の弾性係数、ｅはこの補強材
    の全有効厚さ）の値が2.5から８の間にあり、前記引張
    り力に抗する補強材を構成する前記１対の交叉層の巻き
    角度の値αが導管の軸線に対して20°と50°との間にあ
    り、前記剛性の比Kt／Kpと角度αとが、 の関係を満足することを特徴とする内部圧力を受けても
    顕著な長さ変化を起こさない可撓導管。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の可撓導管に
    おいて、前記剛性の比Kt／Kpと角度αとが、25°から45
    °の間のαの値に対して の関係を満足することを特徴とする可撓導管。
  3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項乃至第３項の何れか
    一つの項に記載の可撓導管において、内部圧力に抗する
    補強材が引張り力に抗する補強材を形成する材料の弾性
    係数Etより小さい弾性係数Epを持つ材料から形成される
    ことを特徴とする可撓導管。
  4. 【請求項４】内部圧力に抗する補強材が、強化レジンか
    ら作られ、かつ引張り力に抗する補強材が鋼材から作ら
    れることを特徴とする、特許請求の範囲第４項に記載の
    可撓導管。
JP59268696A 1983-12-22 1984-12-21 内部圧力を受けても顕著な長さ変化を起こさない可撓導管 Expired - Lifetime JPH061114B2 (ja)

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