JP3327928B2 - 耐蝕性及び耐火性のパイプシステム - Google Patents

耐蝕性及び耐火性のパイプシステム

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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S138/00—Pipes and tubular conduits
    • Y10S138/08—Bent shaped retained

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、オフショア産業及び軍事用、民生用の遠洋
航路船のスプリンクラーシステム、並びに、公共建物及
び工場のスプリンクラーシステムに適した耐蝕性及び耐
火性のパイプシステムに関する。
通常のスチールパイプシステムは、海水や工場廃液、
他の同様な廃液のような浸食的な液体を搬送するのに適
していない。冷却用や消化用（スプリンクラーシステ
ム）に海水パイプラインがかなりの程度必要とされるオ
フショア産業では、従来のスチール材料を他のより適当
な材料と交換することが求められている。これに関し
て、より合金量の多いスチール材料（例えば、約６％の
モリブデンを含む耐酸Cr−Ni鋼であるSMO鋼）、及びよ
り精妙な金属又は合金（例えば、チタニウム及び異なる
Cr−Ni合金）のような、より高価な金属材料に交換する
試みがなされている。
プラスチック材料についても試験がなされており、ガ
ラス繊維強化エポキシ樹脂が、海水を通すパイプライン
として試験されている。このようなプラスチックパイプ
は、耐蝕性に関してスチールパイプよりも著しい利点を
有しているが、プラスチックパイプを、主としてオフシ
ョア及び遠洋航路船の分野内で、全ての用途においてス
チールパイプと交換するのは、他の理由のため、不適当
である。例えば、このようなパイプは、耐火性を有して
おらず、むしろ易燃性かつ燃焼性を有しており、従っ
て、煙や毒性ガスを発生させ、簡単な用途でさえも別個
の耐火材を設ける必要がある。プラスチックパイプは
又、例えば外部ブローやノックに対して、及びパイプシ
ステムにおいて弁の開閉等によって生ずる水の急激な圧
力変化により発生する所謂ウォーターハンマーに対し
て、機械抵抗が制限されており、これらは、多くの点で
重大な欠点となる。また、金属パイプは、急速に膨張す
ることができないため、ウォーターハンマーに対する抵
抗が小さい。
これらの高価な金属材料は、当該目的のためには、上
述のウォーターハンマーに対する抵抗性を除いて、プラ
スチックパイプよりも適当ではない。しかしながら、材
料が非常に高価であるので、ランニングコストが高くな
り、その有用性は、非常に高級な用途に、特に要求シス
テムにおける使用に制限される。しかしながら、全ての
金属製パイプシステムは、依然として、多くの深刻な問
題を負っている。第１に、試験した材料は、全てではな
いが、腐蝕の問題から完全には解放されておらず、通常
の室温よりも僅かに高い温度に曝されると、深刻な状態
に陥ることがある。第２に、これらの材料は、これらの
材料でパイプが形成されているパイプシステムを組み立
て、据え付け、使用するとき、広範な溶接作業及び／又
は他の同様な“難しい作業”を必要とし、安全性の観点
から見ると、特にオフショア及び造船の分野で、かなり
の程度、避けるのが望ましい。このような作業において
熱によって及ぼされる問題に加えて、石油及びガス回収
システムでは、ガス漏れのおそれが常にある。従って、
オフショア設備の作業において開放火炎等の使用を伴う
作業の際、常に製造を中止する必要がある。もちろん、
その結果、著しいコスト高き招き、深刻な障害や製造の
乱れが生ずる。
火災の場合には、火災の性質に応じて、高温ととも
に、いろいろな高熱輻射束密度が発生する。固形燃料の
燃焼を伴う困難な火災（いわゆるセルロース系火災）の
場合には、火災領域の温度は、絶え間なしに上昇し、60
分後には900℃、120分後には約1050℃になり、240分後
には約1150℃の最高温度に達する。この時点で支配的に
なる熱輻射束密度は、平均して約60kW/m2であり、熱輻
射束密度は、最大で約100kW/m2に達することがある。炭
化水素プール火災などでは、温度は、極めて急速に上昇
し、20分後には約1150℃の最高温度に達する。熱輻射束
密度は、セルロース系火災の場合には、平均して約200k
W/m2以上になり、ピーク時には約225kW/m2になる。最悪
の火災は、例えばオフショア又は陸地の天然ガス貯蔵設
備において天然ガスとコンデンセートが高圧下で燃焼し
たときに発生する、いわゆるジェットファイアである。
このような火災の対象は、オフショアプラットホーム
と、それに対応する陸地の設備であり、このような火災
は、不幸にも、破滅的な結果を招き、多くの人命が失わ
れる。ジェットファイアの場合には、温度は、極めて急
速に（10〜15秒）1300〜1400℃程度まで上昇し、その温
度では、約500kW/m2に制限されている火災の熱輻射束密
度は典型的には、360kW/m2に達する。
この背景に関して、石油及びガスのオフショア並びに
陸地の設備は、耐火及び防火に関して非常に大きな要求
を課されており、オフショアプラットホームは、海から
多量の水を圧送する高度なスプリンクラーシステムを備
え、このシステムは、プラットホームのあらゆる部分に
分岐している。
特に、オフショア及び造船産業では、耐火性及び耐蝕
性に関して特に厳格で高度な条件が課され、溶接作業や
他の困難な作業を実施する必要性を著しく減少したり好
ましくは完全に除去したりするのが望まれている、例え
ば石油プラットホーム、軍事用容器、及び石油タンカー
に使用することができる耐蝕性及び耐火性のパイプシス
テムに対する要請が、長い間なされてきた。
本発明の目的は、使用材料に関連した上述の課題が、
一定の場合に非常に減少され、或いは、完全に除去さ
れ、特定の性質（例えば、良好な冷間形成性質）のパイ
プ材料を使用することによって据え付け及び再構築に関
する重要な利点を与えることができる、非常に進歩的な
用途のための耐蝕性及び耐火性のパイプシステムを提供
することである。
本発明のパイプシステムは、上記目的のため、以下の
請求の範囲に記載された特徴によって特徴付けられる。
かくして、本パイプシステムは、冷間成形された硬いパ
イプ部分又は長さ部分を備え、このパイプ部分が、１以
上のチューブ状のゴム層と、ゴム層を囲む補強材層とを
有している。補強材層は、巻付けられ、編組され、編ま
れ、或いは互いに交差するように他の方法で作られたワ
イヤ又はリボンで形成されており、ワイヤ又はリボンが
各々、パイプ部分の長さ方向軸線に対して、補強された
チューブ状のゴム層に最大の強度を付与する巻付け又は
螺旋角度を形成しており、使用時にパイプ部分を別のパ
イプ部分に複数経路継手（マルチ・パス・カップリン
グ）として連結するための分岐連結体を備えている。こ
こて使用される“冷間成形された硬いパイプ部分”と
は、パイプ部分を塑性変形によってのみ曲げることがで
きることを意味している。これに関連して、塑性変形さ
せることなしに曲げることができるパイプを、便宜上
“ホース”と呼ぶ。
補強材は、１以上のゴム層によって囲まれ、或いは、
ゴム層の間の１以上の別の層にあるのがよい。補強材料
自体は、重要ではない。何故ならば、これに関する最も
重要なことが、最大の安定性を達成し、かつ、パイプを
塑性変形させることができ、上述のようにパイプを“ホ
ース”と差別化する大きな曲げ剛性（即ち、曲げ抵抗）
を達成することであるからである。巻付け角度又は螺旋
角度（即ち、各補強ワイヤ又は補強リボンがホース（パ
イプ）の長さ方向軸線となす鋭角）が約54゜の所定の狭
い角度範囲内にあるとき、ホースに対して適当でない強
度、安定性、及び曲げ剛性が得られることが、補強ホー
スの製造によって知られている。何故ならば、塑性変形
させることなしに、製品を曲げることができず、これに
より上述のようなホースの性質が失われるからである。
従って、この角度範囲は、このような製造において回避
されなけらばならない。
長さ方向軸線と前記角度をなすように、まずワイヤ又
はリボンの層を互いに隣接して傾斜させて配置し、しか
る後、第１の層を横断するが依然として長さ方向軸線と
同じ角度をなす別の層を、前記第１の層に配置すること
によって、補強材が巻き付けられる。互いに交差してい
るワイヤを互いに編組するが合致箇所で互いに固定しな
いことを除いて、編組が同じようにして行われる。ま
た、ネットの互いに交差するワイヤ間に角度を有する、
ワイヤネットの形態の予め製造された補強材を使用する
ことができ、多くの場合により簡単であり、この補強材
は、チューブ状ゴム層のまわりにワイヤを配置した後に
ワイヤの方向が長さ方向に対して所定角度（〜54゜）を
なすように、ネットの互いに交差するワイヤ間に前記角
度を有している。
パイプシステムのパイプ材料に最良の性質を付与する
ため、補強材は、金属、又はケブラー材料のような炭素
繊維複合材料によって構成されるのが好ましい。後者の
補強材料は、特に好ましい。何故ならば、後者の補強材
料が、所要の強度、安定性、及び適当な曲げ剛性と、
（例えば、軽量のような）他の価値ある性質の両方を、
パイプ材料に付与するからである。材料は、ゴム材料、
或いはパイプ材料の意図する特定の用途に適合する性質
を有するゴム類材料から選定された外側ゴム層を備えて
製造するのがよい。このようなゴム材料の必須の性質で
ある非易燃性に加えて、ゴムは、非毒性、又は非発煙性
であるのがよく、或いは熱伝導率が小さいのがよい。こ
れに関して非常に適した材料は、バイキング・ノーフレ
ーム（VIKING NOFLAME）815又は915のゴムである。
本発明のパイプシステムのパイプ材料は、熱輻射束密
度が500kW/m2、火炎温度が約1400℃のジェットファイア
に少なくとも２時間耐えることができるように、極めて
良好な耐火性を有することが分かった。しかしながら、
材料には、更に大きな耐火性が与えられ、スウェーデン
特許出願SE−Ａ−9703110−８（極熱輻射束密度に耐え
ることができるパイプ又はホース）に記載されているパ
イプ及びホースと同様に、ジェットファイア等の場合に
おいて極高熱輻射束密度で材料をセルフシール及び自己
防衛させる所定の性質が与えられる。この場合には、内
側ゴム層は、有孔ケーシングによって囲まれなければな
らない。このケーシングは、補強材層の内側層を構成す
るのがよいが、本発明による補強材層の補強性質を有す
る必要のない別の層を構成してもよい。ケーシングの孔
は、互いに隣接して位置すべきであり、パイプを通る加
圧液体の作用により“ノズル作用”を提供することがで
きる最小の横断面積を有するべきである。孔の横断面積
は、パイプの意図する液圧によって、あらかじめ定めら
れる。他の点については、上述の特許出願を参照された
い。
本発明のシステムにおいて或るパイプ部分を別のパイ
プ部分に連結するための分岐連結体は、外側フランジ
と、パイプ片収容穴及びフランジ支持体を収容するため
の外方に延びた部分をもつ第１の半円形キャリパーと、
第１のキャリパーと共に、適当なカップリング手段によ
ってパイプのまわりにリング状接合体を形成し、これに
より組立状態においてパイプに形成された穴の適所にパ
イプ片を密封保持するようになった第２の半円形キャリ
パーとを備えた金属又はプラスチックのパイプ片を有す
ることによって特徴付けられる。前記連結体のパイプ片
は、フランジの下方の外面に、密封コーティングを備え
ているのがよく、密封コーティングは、パイプ片に螺合
されるナットの形態を有し、フランジの位置をパイプ片
に沿って調整することができる。しかしながら、連結体
のパイプ片の外面に、別の密封手段を設けてもよい。
本発明のパイプシステムにおいて使用されるパイプ材
料は、金属パイプ又は複合材料のパイプの良好で望まし
い性質を有しており、冷間成形することができ、従っ
て、熱を加えずに或いは特別な曲げ工具を使用せずに曲
げることができる。パイプ材料は、溶接し、或いは加熱
する必要のある他の方法で作業することなしに、添え継
ぎし接合することができる。材料は又、攻撃的な液体、
及び通常の室温以上の温度でさえも、完全に耐蝕性であ
り、これは、金属材料が関連する場合ではない。この大
きな耐蝕性は、パイプの内側層がゴムで形成されるから
である。使用されるゴムの種類は、主としてパイプシス
テムで搬送される液体の種類に応じて選定される。
上述のように、本発明によれば、ホースの製造におい
て、塑性変形なしに曲げることができるホース特性が製
品から失われるが、補強材が約54゜の巻付け角度（螺旋
角度）で巻付けられているとき、補強ゴム製品に最高の
強度が得られるという公知の現象が使用されている。我
々が知っている限りでは、この現象は、弾性で可撓性の
“ホース”の代わりに、ワイヤ補強製品に対して最高の
強度と安定性を有する硬くて容易に冷間成形される可撓
性の“パイプ”を得る場合において実際的な用途では提
案されていない。本発明によるパイプ長さ部分又はパイ
プ部分は、安定、強度、及び曲げに関する性質を有して
おり、かなりの程度に曲げることなしに、普通のパイプ
ブラケット上で静止し、パイプブラケットによって支持
され、そして、所望の時（例えば、丸い角部を回転させ
或いは他のパイプや導管のまわりで回転させるとき）
に、工具を使用することなしに、冷間状態で所望の幾何
学的形状に曲げることができ、その曲げ形状を保持する
ことができる。
補強材によって与えられるパイプの安定性は、分岐連
結体を収容するためパイプに穴を形成するときでさえ、
悪影響を及ぼされない。
本発明のパイプシステムは、パイプシステムに使用さ
れる通常の金属又は他の材料と比較して、多くの利点を
有している。特に重要な利点を、以下に列挙する。
・金属パイプの重量がかなり軽減される。
・スチールパイプの場合には、３分の１軽減される。
・価格が顕著に減少する。
・腐蝕や堆積がなくなり、作業上の安全性が向上する。
・耐爆発性がある。
・外部の機械的な衝撃、及びウォーターハンマーによる
内部の機械的な衝撃に耐えることができる。
・金属パイプよりも安価であり、据え付けが容易であ
る。
・材料をドラムに巻付けることができるので、輸送し易
い。
・衝撃に対して敏感ではないので、輸送が安全である。
・据え付け及び組立の際、溶接、加熱等の必要がなくな
る。
・凍結による損傷のおそれがなく、材料に関する問題が
発生することなしに融解が生ずる。
・ノズルを容易に付けることができる。
・ホットパイプ及びコールドパイプを断熱する必要がな
い。
・作動時間が少なくとも30年である。
次に、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施の
形態について説明する。第１図は、本発明のパイプシス
テムにおけるパイプ材料の１つの実施の形態の斜視図で
あり、第２図は、パイプの横断面図であって、パイプ据
え付け作業において使用される連結装置を示したもので
ある。
第１図は、本発明の１つの実施例に係るパイプ部分又
はパイプ長さ10の一部を示した図であって、ゴムと補強
材の両方が、別個の層に含まれている。かくして、パイ
プ部分10は、パイプで搬送される液体に適合する材料で
形成された内側ゴム層11を備えている。内側ゴム層11
は、第１の補強材層12によって囲まれており、第１の補
強材層12は、図示した例では、金属ワイヤネットであ
り、金属ワイヤがネットの金属ワイヤの両方向において
約54゜の巻付け角度を有している。第１の補強材層12
は、中間ゴム層13によって囲まれており、中間ゴム層13
の厚さは通常、内側ゴム層11の厚さより大きい。中間ゴ
ム層13は、第２の補強材層14によって囲まれている。図
示した実施の形態では、第２の補強材層14は第１の補強
材層12と同様であるが、第２の補強材層14は、本発明の
概念の範囲内にあれば、第１の補強材層12と異なってい
てもよく、第１補強材層12を形成している材料と異なる
材料で形成してもよい。第２の補強材層14は、最も外の
ゴム層15によって囲まれており、最も外のゴム層15は、
中間ゴム層13と同様に、パイプシステムの使用条件（例
えば、大きな耐火性、ジェットファイア等に対する高温
断熱性）に適合するゴム材料及びゴムタイプの材料によ
って形成されている。
第２図は、２つの補強材層12、14を備えた単一のゴム
層11を有するパイプ部分10の横断面図である。パイプ10
は、連結装置18に属するパイプ片17を収容するための穴
を有している。連結装置18は、パイプ片17に加えて、上
部の半円形キャリパー19を有しており、半円形キャリパ
ー19は、パイプ片17が貫通する開口21をもつ外方に延び
た部分20を有している。パイプ片17は、外方に延びた部
分20に適合するフランジ22によって、キャリパー19から
滑らないようになっている。図示した例では、フランジ
22は、ナットの形態を有している。連結装置18は又、底
部の第２のキャリパー23を有しており、第２のキャリパ
ー23は、ナットとボルト或いはスナップ係止手段によっ
て構成される連結具24によって、上部の半円形キャリパ
ー19に連結することができる。パイプ片17の底部分17A
の外面には、コーティング25が施されており、コーティ
ング25は、キャリパー19、23及び連結具24によってパイ
プ10に連結装置18を取付けたとき、穴16の壁26に密着す
るように作用する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ１７Ｄ 1/08 Ｆ１６Ｌ 41/02 Ｚ (56)参考文献 特開 平６−34082（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−241374（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−101924（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−178073（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−242192（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−217886（ＪＰ，Ａ) 実用新案登録3041239（ＪＰ，Ｙ２) 特公 昭46−36036（ＪＰ，Ｂ１) 特公 平４−20112（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭30−1637（ＪＰ，Ｙ１) 国際公開96／12909（ＷＯ，Ａ２) 西独国特許1650142（ＤＥ，Ｂ) 西独国特許1247771（ＤＥ，Ｂ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16L 9/12 A62C 35/68 F16L 11/08 F16L 41/02 F16L 41/08 F17D 1/08

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】オフショア産業及び軍事用、民生用の遠洋
    航路船のスプリンクラーシステム、並びに、公共建物及
    び工場のスプリンクラーシステムに適した耐蝕性及び耐
    火性のパイプシステムにおいて、 冷間成形された硬いパイプ部分（10）を備え、パイプ部
    分が、１以上のチューブ状のゴム層（11、13、15）と、
    ゴム層を囲む補強材層（12、14）とを有しており、前記
    補強材層が、巻付けられ、編組され、編まれ、或いは互
    いに交差するように他の方法で作られたワイヤ又はリボ
    ンで形成されており、ワイヤ又はリボンの各々が、パイ
    プ部分（10）の長さ方向軸線に対して、補強されたチュ
    ーブ状のゴム層（11、13、15）に最大の強度を付与する
    巻付け又は螺旋角度を形成しており、使用時にパイプ部
    分（10）を別のパイプ部分に複数経路継手として連結す
    るための分岐連結体（18）を備えていることを特徴とす
    るパイプシステム。
  2. 【請求項２】補強材層（12、14）が、１以上のゴム層
    （11、13、15）によって囲まれていることを特徴とする
    請求の範囲第１項に記載のパイプシステム。
  3. 【請求項３】補強材層（12、14）が、前記ゴム層（11、
    13、15）の間の１以上の別の層として位置していること
    を特徴とする請求の範囲第１項に記載のパイプシステ
    ム。
  4. 【請求項４】補強材層の材料が、金属ワイヤ又は炭素繊
    維複合材料を含んでいることを特徴とする請求の範囲第
    １項〜第３項のいずれか１項に記載のパイプシステム。
  5. 【請求項５】少なくとも１つの外側のゴム層（13、15）
    が、パイプ材料の特別の用途に適合する性質を有するゴ
    ム材料又はゴムタイプの材料を含んでいることを特徴と
    する請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１項に記載の
    パイプシステム。
  6. 【請求項６】内側のゴム層（11）を接触状態に囲む有孔
    ケーシングを備え、該有孔ケーシングが、前記補強材層
    の一方（12）を含み、或いは別個の層でもよく、有孔ケ
    ーシングの孔が、パイプ部分（10）内の加圧液体に対し
    てノズル作用を提供し、かつ、極熱輻射束密度を受ける
    ときでさえもパイプ材料にセルフシーリング性質を付与
    するように選定された最小横断面積を有していることを
    特徴とする請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１項に
    記載のパイプシステム。
  7. 【請求項７】請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１項
    に記載のパイプシステムでパイプ部分（10）を別のパイ
    プ部分に連結するための分岐連結体（18）において、金
    属又はプラスチックのパイプ片（17）と、該パイプ片
    （17）の外側に取付けられたフランジ（12）と、パイプ
    片を収容する穴（21）、及びフランジ（22）を支持する
    ための外方に延びた部分（20）を有する第１の半円形の
    キャリパー（19）と、対向した、第２の半円形のキャリ
    パー（23）とを備え、第１のキャリパー（19）と第２の
    キャリパー（23）が一緒になって、適当なカップリング
    手段（24）の助けをかりて、パイプ片の取付け時にパイ
    プ部分（10）に設けられた穴（16）の適所にパイプ片
    （17）を密封状態に保持するように、パイプ部分（10）
    のまわりにリング形接合部を形成することを特徴とする
    分岐連結体。
  8. 【請求項８】パイプ片（17）の外面のフランジ（22）の
    下方に、密封用のコーティング（25）が施されているこ
    とを特徴とする請求の範囲第７項に記載の分岐連結体。
  9. 【請求項９】フランジ（22）が、パイプ片に螺合される
    ナットの形態を有しており、これによりパイプ片（17）
    上でのフランジの位置を調整し、パイプ片（17）の回転
    を阻止することができることを特徴とする請求の範囲第
    ７項又は第８項に記載の分岐連結体。
JP51670399A 1997-08-29 1998-08-28 耐蝕性及び耐火性のパイプシステム Expired - Fee Related JP3327928B2 (ja)

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