JPS6318068B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は機械構成部分の構造、すなわち、フレ
キシブルパイプおよびその製造方法に関する。

本発明のフレキシブルパイプは、例えば、石
油、ガス、石炭、化学産業分野と共に、航空宇宙
技術および近海油圧構造体において、大きい内外
荷重をうける状態で動作媒体を送るのにもつとも
有利であろう。

上記荷重には、主として、軸方向の力、内外ゲ
ージ圧およびトルクがある。フレキシブルパイプ
はその横断面形状が変化せず、上記荷重作用状態
でその可撓性を保持し、軽量でさらに製造が簡単
で安価なことが重要である。

このようなフレキシブルパイプを開発する問題
は、航空学および近海技術において古くからきわ
めて緊急を要することであつた。最近、この問題
は、宇宙実験の実施および大陸だなの開発に伴い
注目されている。

従来の技術上の解明を分析しても、この問題は
現在まで十分に解決されていない。

高圧状態で動作媒体を伝達すると同時に軸方向
張力を受けうる構成のフレキシブルパイプは周知
である（フランス特許第2142764号参照）。このフ
レキシブルパイプは、金属編みの数パイプ層をら
せん状に巻いたゴム支持パイプである。最下層と
最上層とは６度から80度の巻き角で巻かれる。層
すべての金属線は張力をうけかつ、内ゲージ圧と
わずかな軸方向引張力とを同時にうける状態でわ
ずかに曲げられてもフレキシブルパイプの横断面
は保持される。

しかし、このようなフレキシブルパイプは、分
布ないし局部外荷重をうける場合、例えば、外ゲ
ージ圧をうける場合には使用できない。半径方向
に圧縮されると、編成を構成する金属線はこの圧
縮に耐えることができないので、フレキシブルパ
イプの横断面はその安定性を失う。

また、内ゲージ圧と軸方向引張力とは別に、外
ゲージ圧を、変形することなく、うけるようにし
たフレキシブルパイプも周知である（ソ連発明者
証第668625号参照）。前記の開示によれば、この
フレキシブルパイプは、弾性材料で構成される内
側支持パイプを有し、剛性材料（例えば、金属）
よりなる平ストリツプがこのパイプに巻かれる。
上記ストリツプは、弾性材料よりなる内層を付設
した円筒形パワーケーシングを形成する。２層の
造形棒が前記内層に交叉方向に巻かれる。各棒の
横断面は半径方向において最大の大きさを有す
る。前記棒は角度40度まで対称的に巻かれる。

このような角度で巻かれた棒を設けると、フレ
キシブルパイプが、破断されることなく、軸方向
引張力も内ゲージ圧とを受けることは確かであ
る。しかし、このようなフレキシブルパイプを、
圧力がフレキシブルパイプ内の圧力をこえる媒体
内に入れると、４〜５Kg／cm²の圧力降下でもフレ
キシブルパイプは変形し、この変形によりパイプ
の横断面の安定性を失う。これは、外媒体の圧力
が（特に張力により）造形棒間の間隙を介し、弾
性材より作られた中間層、従つて、平ストリツプ
により形成されるパワーフレームに自由に伝達さ
れるためである。このフレームの半径方向の剛性
は小さく、それ自体で張力だけをうける造形棒に
よつては補強されない。従つて、安定性を失つた
後パワーフレームはフレキシブルパイプ内に局部
的に圧入される。同時に、平ストリツプの巻回部
は分離し、フレキシブルパイプの耐密性を全く狂
わせてしまう。上記欠点が生ずるのは内外圧の差
が４〜５Kg／cm²以上のときのみであることは当然
である。

もつとも優れた構造は“コフレキシツプ・エ
ス・エー（Coflexip S.A.）”社が開発したフレキ
シブルパイプであると思う（同社が1979年に発行
した、宣伝用パンフレツト“近海産業用コフレキ
シツプ・フレキシブルパイプ”参照）。上記フレ
キシブルパイプは、弾性材料で作られる内側支持
パイプと、〓形横断面を有しかつ前記パイプにら
せん状に巻かれた造形ストリツプとを有する。ス
トリツプの〓形横断面は２つの段状接合平行フラ
ンジにより形成される。上下フランジは脚によつ
て接合される。各フランジは山形状に構成され、
この山形の縁部によつて、ストリツプの次の巻回
部の対向フランジに乗る。各フランジの厚みはス
トリツプ輪部の高さよりもかなり小さい（５〜10
倍）。上記構成はＳ形状輪部を有する発明の変形
の１つをなす。従つて、ストリツプの隣接巻回部
の前記山形は係合されて、ストリツプにより形成
されるパワーフレームが軸方向に伸長する可能性
を制限する。弾性材料よりなる中間層は、造形ス
トリツプにより形成されるパワーフレームに重ね
られる。中間層には、パワーフイラメント群によ
り形成される少なくとも１対の補強層を備え、前
記パワーフイラメント群は互いに平行にされかつ
ほぼ対称位置に巻かれる。パワーフイラメントは
鋼線であつて、フレキシブルパイプの軸線にたい
し40度から60度の角度で巻かれる。またフレキシ
ブルパイプには、弾性材料で作られる外側保護シ
エルを備えている。

フレキシブルパイプの上記構造の明白な利点
は、このような構成により、３種の荷重、すなわ
ち、軸方向引張力、内ゲージ圧および外ゲージ圧
を受けることができることである。外ゲージ圧が
きわめて良好にさらに認識されるのは、パワーフ
レームを形成するストリツプが造形され、さらに
フレキシブルパイプが外側保護シエルによつて気
密封止されることによる。上記利点を有する一
方、フレキシブルパイプはその可撓性を維持す
る。

なお、このようなフレキシブルパイプの製造に
おいて、合金鋼、チタン等、高価で高品質の材料
を使用しなければならない。これが必要なのはつ
ぎのようなことを考慮したからで、すなわち、上
記パワーフイラメントの巻き角度では、全軸方向
引張力が完全に得られないため、フランジの山形
間の係合を確実にするためフランジの厚みをかな
り薄くしなければならない。従つて、パワーフレ
ームの均一性のひずみを避けるため（すなわち、
張力によるストリツプ巻回部間に間隙が形成され
ないようにするため）、係合山形部を設けること
が必要である。このため、また、ストリツプ造形
技術がかなり複雑なため、フランジの厚みを大き
くしてストリツプを補強することは実用的でな
い。なおまた、ストリツプの各巻回部の上フラン
ジは、かなり狭小な山形縁を有する隣接巻回部の
下フランジ上に乗る。従つて、造形ストリツプを
構成する材料は、高い硬度を含み高い物理機械的
物性を有することが必要である。なお、パワーフ
レームを補強するために、補強層のパワーフイラ
メントも高強度鋼線で作られる。なおまた、軸方
向張力の一部を受けるパワーフレームの強度は主
として、ストリツプの２つの隣接巻回部間の最弱
継目の強さにより定まる。上記配慮は造形ストリ
ツプおよびフレームの生産に当り特に高く要求さ
れる。

本発明の主たる目的は、補強層とフレームとを
構成するのに安価な材料を使用して強度を減じな
いで製造できるホースを提供することにある。こ
の目的を達成するため、弾性材料で作られる内側
支持パイプと、２つの段状接合フランジを有し横
断面が〓形状の造形ストリツプにより形成される
パワーフレームと、前記ストリツプは、各巻回部
の上フランジが隣接巻回部の下フランジ上に配設
されるように支持パイプにらせん状に巻かれ、さ
らに弾性材料で作られパワーフレームに重ねられ
る中間層と、パワーフイラメント群により形成さ
れる少なくとも１対の補強層と、前記フイラメン
トは互いに平行にされ前記中間層に反対に巻か
れ、さらに弾性材料で作られる外側保護シエルと
を備えるフレキシブルパイプにおいて、各巻回部
の上フランジが隣接巻回部の下フランジに直接乗
るように、前記各フランジは横断面を四角形とし
高さをストリツプの輪部の高さの半分とし、上フ
ランジの端部と共に下フランジの端部を整列さ
せ、各補強層のパワーフイラメントはパイプ軸線
にたいし０度から20度の角度で巻かれる、フレキ
シブルパイプを提供する。

このようなフレキシブルパイプの構造により、
全軸方向張力が、補強層を構成するパワーフイラ
メントによつて受けられることが分る。従つて、
いかなる角度でも造形ストリツプの巻回部に係合
したり、軸方向へのこれらの巻回部の相互変位を
抑制しなくてよい。従つて、パワーフレームへの
軸方向引張荷重の影響を排除することにより、ス
トリツプの屈曲部に係合する山形部により表わさ
れるもつとも弱いリンクを取り除くことができ
る。これにより、造形ストリツプの生産工程がか
なり簡単化されかつ、低炭素構造工具鋼等安価な
材料でストリツプを製造できる。その結果、従来
構造にみられたような、ストリツプの局部的摩耗
は生じない。同じ理由で、硬さ等材料にたいする
条件をかなり軽減することができる。上記特性の
組合せによりフレキシブルパイプの耐久性と信頼
性とを向上し、さらに費用をかなり低減すること
ができる。

一定の動的な軸方向引張荷重作用状態で作動す
るようにされたフレキシブルパイプの構造におい
て、弾性材料よりなる中間層は都合よく、ストリ
ツプ巻回部の上フランジの端部間に形成される突
合せ部の上方にらせん状膨張部を得る。

軸方向引張力が急激に加わると、まず支持パイ
プと中間層とが変形し、らせん膨張部が整直さ
れ、ついでパワーフイラメントだけがひずんで作
動する。

きわめて大きい深さでの作動では、パワーフレ
ームと０度から20度の角度で巻かれるパワーフイ
ラメントの補強下層との間に、反対方向に巻かれ
る少なくとも１層の同様な造形ストリツプを設け
た、フレキシブルパイプの変形が望ましい。

また、弾性材料よりなる中間層と０度から20度
の角度で巻かれるパワーフイラメントの１対の補
強層との間に、フレキシブルパイプの軸線にたい
し30度から60度の角度で巻かれるパワーフイラメ
ントにより形成される層を設けることが好まし
い。

このような構造により、フレキシブルパイプが
トルクと軸方向圧縮力とを受けることが分る。フ
レキシブルパイプの剛性はトルクの大きさに比例
する。30度から60度の角度で巻かれるパワーフイ
ラメントにより、このような荷重によりそれらの
巻き角を大きくすると共に、ストリツプの巻回部
を転移しながらパワーフレームを圧搾することに
よつて前記フレームを剛的かつ強じんにする。

すべての層を合同作動させかつ、パワーフイラ
メントの摩耗をなくすため、30度から60度の角度
で巻かれる前記パワーフイラメントにより形成さ
れる層は弾性材料よりなるもう１つの中間層によ
つて密閉されるのが有利である。

造形ストリツプの端部に、縦突起とこれらに一
致するみぞとを備え、これらみぞに突起が進入す
るとストリツプの巻回部が一体にされる、フレキ
シブルパイプの変形によりもつとも広い性能が得
られる。このようなフレキシブルパイプは、無荷
重状態および軸方向引張荷重状態の両状態におい
て可撓性を有する。軸方向圧縮力またはトルクの
影響により、フレキシブルパイプは剛性パイプに
変態される。フランジの端部に設けた突起とみぞ
とにより巻回部間の係合を確実にする。

ストリツプ横断面の輪部を形成するフランジは
平行四辺形であることが有利である。この場合、
ストリツプ巻回部におけるフランジの端部を円す
い形状にすることによつて、巻回部を自己整列す
ることにより一体にさせる。

横断面が平行四辺形のフランジの端部を円形と
し、曲率半径を同じにしたフレキシブルパイプの
変形により同じ効果が得られる。端部を円形にす
ると、無荷重状態においてフレキシブルパイプの
可撓性を向上させる。

上記目的はまた、予備的にらせん状に曲げられ
た造形ストリツプを内側支持パイプに重ねる工程
と、造形ストリツプにより形成されるパワーフレ
ームを、弾性材料よりなる中間層で被覆すると同
時に前記中間層をストリツプに固着する工程と、
補強層を巻きつける工程と、パワーフレームを中
間層で被覆する前に、内側支持パイプを造形スト
リツプに取り付けてその軸線に沿い延伸して、外
側保護シエルを重ね、外側保護シエルを重ねた
後、軸方向の引張荷重の作用を解放させる工程と
を有する、フレキシブルパイプを製造する方法を
提供することによつて達成される。

これにより、補強層を中間層素材の平滑円筒状
面に巻くことができる一方、前記中間層のらせん
状膨張部は、支持パイプから軸方向引張力を解放
した後形成される。

なお、支持パイプは、その表面にひだやしわを
生ぜしめないで最初の状態に戻される。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。

本発明によるフレキシブルパイプは弾性材料よ
りなる内側支持パイプ１（第１図）を有する。弾
性材料として、ゴム、自然・合成ゴム、ポリアミ
ド、ポリウレタン等エラストマーが使用される。
造形ストリツプ２は支持パイプ１にらせん状に巻
かれ、このストリツプは、弾性率が６×10⁴ない
し4.5×10⁶Kg／cm²範囲内の弾性材料で作られる。
特に、ストリツプ２は金属、その合金、およびポ
リプロピレン等剛性プラスチツクで作られる。

造形ストリツプ２はフレキシブルパイプの軸線
にたいし角度をつけて巻かれ、この角度は60度か
ら85度の範囲内である。ストリツプ２の横断面形
状は、横断面が四角形の２つの段状接合フランジ
３と４により形成される〓形状である。各フラン
ジ３，４の高さはストリツプ２の輪部高さｈの半
分に等しい（第２図）。第１図および第２図に示
すように、造形ストリツプ２は、隣接巻回部が互
いに部分的に重なるように巻かれる。ストリツプ
２の各巻回部の上フランジ３はストリツプ２の隣
接巻回部の下フランジ４上に乗る。上フランジ３
の端部はストリツプ２における隣接巻回部の下フ
ランジ４の端部に整列される。このように、らせ
ん状に巻かれた造形ストリツプ２は円筒状パワー
フレームを形成し、曲げ時、また、例えば、内外
ゲージ圧等かなりの半径方向荷重をうけるとき、
フレキシブルパイプの横断面形状を維持させる。

弾性材料により作られる中間層５は、造形スト
リツプ２により形成されるパワーフレームに重ね
られる。中間層５に、少なくとも１対の補強層
６，７が巻かれる。補強層６は、互いに平行なパ
ワーフイラメント８群によつて形成される。パワ
ーフイラメント８はフレキシブルパイプの軸線に
たいし角度αで巻かれる。この角度αは０度から
20度の範囲内に選ばれる。第２補強層７は層６と
反対方向に巻かれる。この層７は互いに平行する
パワーフイラメント９群により形成される。パワ
ーフイラメント９はフレキシブルパイプの軸線に
たいし角度α₁で巻かれる。角度α₁は角度αに等し
く、また０度から20度の範囲内に選ばれる。

外側保護シエル１０は補強層７に重ねられる。
このシエル１０は弾性材料で作られる。

なお、上記構成部分とは別に、本発明のフレキ
シブルパイプは他の可撓性補強部分であつてもよ
い。補強層の数は制限されない。例えば、第３図
は、内ゲージ圧をうけるよう補強されたフレキシ
ブルパイプの変形を示す。この変形例によれば、
中間層５と補強層６との間に、他の２つの補強層
１１と１２が対称的に巻かれる。これら補強層１
１と１２は、互いに平行する夫々、パワーフイラ
メント１３，１４群によつて形成される。パワー
フイラメント１３と１４はフレキシブルパイプの
軸線にたいし角度βとβ₁で巻かれる。角度βとβ₁
の値は互いに等しくかつ75度から90度の範囲内で
選ばれる。

造形パイプ２に重ねられる中間層５の厚みは、
フレキシブルパイプの全長にわたり一定でよい。
しかし、さらに好ましい変形は第４図に示すフレ
キシブルパイプである。この変形例によれば、弾
性材料よりなる中間層５は、造形ストリツプ２に
おける巻回部の上フランジ３の端部間の突合せ部
上方にらせん状膨張部１５を有する。

第６図に、中間層５の膨張部の形状とこの膨張
部の位置とが詳細に示されている。

前記変形例の開発工程において、従来の方法で
は、弾性中間層５にらせん状膨張部１５を設け、
この膨張部をストリツプ２の上フランジ３の端部
間における突合せ部の上方に確実に位置決めする
ことはできなかつた。なおまた、膨張部１５が突
合せ部にたいしわずかに移動しても、この膨張部
により得られる効果を相殺してしまう。さらにま
た、膨張部１５を備える中間層５にパワーフイラ
メント８と９（第４図）を均一に巻きつけること
は実際に不可能である。このため、第４図に示す
フレキシブルパイプの変形パイプを製造する方法
が同時に開発されている。

この方法は下記の工程より成る。この発明によ
れば、予備的にらせん状に曲げた造形ストリツプ
２は内側支持パイプ１におかれる。このストリツ
プ２は支持パイプ１に固定されてから支持パイプ
１はその軸線に沿つて延伸される。弾性材料より
作られる管状素材１６（第５図）は造形ストリツ
プ２により形成されるパワーフレームに重ねられ
る。管状素材１６は造形ストリツプ２に固定され
る。管状素材１６の肉厚はフレキシブルパイプの
全長にわたり一定である。補強層６と７（第４
図）は管状素材１６に巻かれる。これに続き、外
側保護シエルが重ねられ、フレキシブルパイプが
加熱されて弾性材料を軟化して、所定の機械的物
性をこの材料に付与し（例えば、ゴムを加硫す
る）。次に、支持パイプ１とストリツプ２により
形成されるパワーフレームとは軸方向引張荷重よ
り解放される。弾力の作用により、支持パイプ１
とパワーフレームとはそれらの初期状態に復帰す
る。造形ストリツプ２の巻きピツチが減少するこ
とによつて、そのフランジ３の端部間の間隙が小
さくなる。その後、ストリツプ２と剛的に接続さ
れる管状素材１６は圧縮され、その上にらせん状
膨張部１５が形成され、前記膨張部は上フランジ
３の端部間の間隙を充てんする（第６図参照）。
らせん状膨張部１５はストリツプ２における巻回
部の上フランジ３の端部間の突合せ部上方に確実
に位置する。

パワーフレームは一層の造形ストリツプ２によ
つて形成されるだけでなく、２層以上であつても
よい。パワーフレームが少なくとも２層の造形ス
トリツプ２，１７で形成される場合（第７図参
照）、これらストリツプ２と１７は反対方向に巻
かれる。パワーフレームがそれ以上の層数で形成
される場合、隣接層は反対方向に巻かれる。

つぎに、第８図に示すフレキシブルパイプの変
形例について説明する。この図面に示すように、
図形変形例は第１図に示すフレキシブルパイプの
すべての要素を有する。この変形例の特徴は、層
１８を、中間層５と、パワーフイラメント８，９
の１対の補強層６，７との間に設けたことにあ
る。この層１８は、互いに平行するパワーフイラ
メント１９により形成され、フレキシブルパイプ
の軸線にたいし角度γで巻かれる。この角度γは
30度から60度の範囲内に選ばれる。この発明によ
れば、前記層１８は、弾性材料で作られるもう１
つの中間層２０によつて密閉され、補強層６は中
間層２０に直接巻かれる。

第９図に示すの変形例はもつとも広い性能を有
する。この変形例によれば、造形ストリツプ２の
フランジ３，４の端部に、縦突起２１とこれらに
一致するみぞ２２を備える。なお、突起２１とみ
ぞ２２とは共に種々の横断面（例えば、長方形）
とすることができる。突起２１またはみぞ２２の
横断面形状を設定する主たる条件は、造形ストリ
ツプ２の巻回部を一体にさせるときみぞ２２内に
突起２１を自由に進入させることである。

同じことが、第１０図に示す造形ストリツプ２
の変形例によつて得られる。この変形例によれ
ば、ストリツプ２の横断面輪部を形成する上フラ
ンジ３と下フランジ４とは平行四辺形である。従
つて、フランジ３と４の尖端は実質的に突起２１
をなす一方、みぞ２２は、下フランジ４の尖端に
より、支持パイプ１により、また、上フランジ３
の尖端およびこれに隣接する下フランジ４の表面
によつて形成される。

フランジ３と４の端部は必ずしも平担でなくて
も、曲線面で形成してもよい。例えば、第１１図
はフランジ３と４の円形端部を備えた造形ストリ
ツプ２の変形例を示す。フランジ３と４は平行４
辺形で、それらの端部の曲率半径が互いに等しく
なるように構成されている。

内外荷重をうけて動作媒体を移送するに際し、
上記フレキシブルパイプは次のように作動する。

第１図に示すフレキシブルパイプの変形は、内
外ゲージ圧および軸方向引張荷重等要因の同時ま
たは交互効果を特徴とする状態で使用される。こ
のような状態で、フレキシブルパイプは作動およ
び空動の両状態でその可撓性を維持する。軸方向
引張力は補強層６，７のパワーフイラメント８，
９により実質的に受け入れられる。外ゲージ圧お
よび曲げによるフレキシブルパイプの横断面形状
は、造形フレーム２により形成される円筒状パワ
ーフレームの存在により維持される。

フレキシブルパイプの曲げにおいて、上フラン
ジ３間の突合せ部内に形成される間隙はフレキシ
ブルパイプの一側で大きくなり、その他側で前記
間隙は小さくなる。すなわち、フレキシブルパイ
プの大きい曲げ半径を有する表面では、造形スト
リツプ２の巻回部は離れる（が互いに部分的に重
なり）、小さい曲げ半径を有する表面では、前記
巻回部は一体となる。補強層６，７のパワフイラ
メント８，９により、上フランジ３間の突合せ部
内の間隙が過度に大きくならないようにする。こ
れらフイラメント８，９は、フレキシブルパイプ
の軸線にたいし０度から20度の角度で巻かれか
つ、軸方向にかなり剛性な要素であるから、パイ
プの可撓性が得られる一方、延伸の可能性を制限
する。内ゲージ圧は支持パイプ１により受け入れ
られ、パイプは、変形されると、この圧力を、造
形ストリツプ２により形成されるパワーフレーム
に伝達する。パワーフレームはパワーフイラメン
ト８，９の補強層６，７で被覆されるので、フレ
キシブルパイプはその横断面形状を維持する。

第３図に示すフレキシブルパイプの変形は大き
い内ゲージ圧に良く耐える。この場合、内ゲージ
圧作用により生ずる半径方向荷重の主要部分は、
他の補強層１１，１２のパワーフイラメント１
３，１４により受け入れられる。

第４図に示すフレキシブルパイプの変形は、上
記各変形のすべての利益を保持する一方、動的荷
重（例えば、軸方向急衝、圧力衝撃等）を抑制さ
せる。軸方向引張力によりフレキシブルパイプに
動的荷重がかかると、まず、支持パイプ１、中間
層５および、弾性材料で作られる外側保護シエル
１０は弾性的に変形しはじめる。変形過程で、軸
方向荷重のエネルギーは一部吸収される。軸方向
変形工程が進むと、中間層５のらせん状膨張部１
５は消失し、パワーフイラメント８，９は整直
し、軸方向引張荷重の主要部分を受けはじめる。
従つて、補強層６，７は動的な軸方向荷重状態で
常に作動することによつて、フレキシブルパイプ
の信頼性と耐久性を著しく向上する。

第７図に示すフレキシブルパイプの変形は、外
または内ゲージ圧が造形ストリツプ２によるだけ
でなくかつまた、類似の造形ストリツプ１７によ
り形成される層によつても良好に受けられるが、
延伸状態および内外ゲージ圧作用状態でほぼ上記
のように作動する。上記構成により、かなりきび
しい状態、たとえば、かなりの深さで作動時、フ
レキシブルパイプの前記変形を使用することがで
きる。

第８図に示すフレキシブルパイプの変形は、軸
方向延伸、内外ゲージ圧だけでなくかつまた、軸
方向圧縮とトルクも受ける。

その結果、フレキシブルパイプの上記変形は軸
方向圧縮作用により安定性を維持でき、すなわ
ち、剛性パイプであると同時に、トルクおよび軸
方向圧縮荷重のないときフレキシブルパイプとな
る。このような特徴は、パワーフイラメント１９
をフレキシブルパイプの軸線にたいし30度から60
度の角度で巻いた補強層１８によつて得られる。
外荷重がないと、造形ストリツプ２の上フランジ
３間の突合せ部内に間隙を形成するためフレキシ
ブルパイプの可撓性を得る。従つて、フレキシブ
ルパイプはドラムに巻かれて貯蔵、出荷される。
内外ゲージ圧および軸方向引張荷重をうけると、
フレキシブルパイプの上記変形は、ほぼ上記のよ
うに作動する。フレキシブルパイプが軸方向に圧
縮されると、造形ストリツプ２の巻回部の上フラ
ンジ３は一体となり、フランジ３間の突合せ部内
の間隙は消失し、パワーフイラメント１９の巻き
角は大きくなり、その上限、すなわち60度に達す
る。このため、フレキシブルパイプは剛性構造に
変態する。トルクを加えると、フレキシブルパイ
プは軸方向に同様に圧縮される。トルクの作用に
より、パワーフイラメント１９の巻き角は大きく
なる。補強層１８は造形ストリツプ２により形成
されるパワーフレームを圧搾することによつて、
その剛性と安定性とを向上させる。トルクの値が
大きくなるほど、フレキシブルパイプの剛性と安
定性が向上することは明らかである。

第９図ないし第１１図に示すフレキシブルパイ
プの変形はきわめて高い剛性と安定性とを有す
る。

軸方向圧縮とトルクとにより、造形ストリツプ
２の巻回部は一体にされる。突起２１がみぞ２２
に進入することによつて、半径方向へのストリツ
プ２の巻回部の相対的変位の自由を制限する。そ
れによつて、フレキシブルパイプの安定性は大幅
に向上する。上記利益により、上記変形フレキシ
ブルパイプは穴あけパイプとして使用される。軸
方向圧縮作用による造形ストリツプ２の巻回部の
相対的整列は第１０図および第１１図に示すフラ
ンジ３，４の形状により向上される。これらの場
合、突起２１とみぞ２２は円すい形状および回転
凸状体であることにより、ストリツプ２の巻回部
が一体になると、これら巻回部は必然的に整列す
る。

次に本発明の特徴を述べる。

公知のＺ形状断面のモデルや変形例と異なり、
本発明のストリツプ２は、らせん状に巻回したと
きに長さ方向、軸方向の負荷を受けないようにな
つている。断面形状からわかるように、本発明の
ストリツプは、２つの四角形フランジ３，４から
形成された階段もしくは段状構造を有しており、
ストリツプ自体は、ストリツプの各巻付部分の上
のフランジ（棚）が、隣接する巻付部分の下のフ
ランジに乗り（第２図）、これらフランジの軸方
向の端部は、重なり構造を形成するようになつて
いる。従つて、本発明のストリツプにおける本質
的な新規性は、このストリツプの巻回によつて形
成されるフレームワークは外部の軸方向の負荷を
受け止めることが、できず、長さ方向の変形に対
しては全く自由であるという点にある。

本発明のフレキシブルパイプが長さ方向の力に
耐えることができるようにするために、弾性中間
層５に、０から20゜の範囲の角度で互いに反対方
向にワイヤー（パワーフイラメント）が巻回され
た一対の補強層６，７が巻かれている。

その結果、フレーム形成層によつて補強された
フレキシブルパイプを設計するに際し、フレキシ
ブルパイプは、長さ方向におけるフレーム形成ス
トリツプの隣接する任意の２つの巻付け部分間の
錠止によつてではなく、むしろ0゜から20゜の角度
範囲で巻回されたパワーフイラメントの使用によ
つて、長さ方向の力に耐えることができるように
してある。

本発明の技術的解決方法は、Ｚ形状ストリツプ
の端部が折れるという状況を回逃することができ
る一方で、長さ方向の負荷は補強パワーフイラメ
ント８の緊張によつて負うという利点を有する。
折ることにより材料を破壊する負荷は、材料を引
張によつて破壊する負荷に比較して、常に、はる
かに小さいものでよいことは普く知られていると
ころである。

このことは、ストリツプの製造に使用される材
料に要求される強度を緩和することができるとい
うことを意味している。

さらに、本発明の巻回ストリツプ構造は信頼性
が向上している。というのは、従来のパイプ構造
の全てにおいては、Ｚ形状のフレーム形成ストリ
ツプの１巻付部分−今、１つの巻付部分としてお
く−が折れたり、錠止が外れれば、完全な崩壊に
つながる。

それに対して、本発明のフレキシブルパイプの
補強層６，７を形成するパワーフイラメント８に
関しては、一本のパワーフイラメントが折れて
も、本発明のフレキシブルパイプの性能には何ら
不都合が生じない。さらに、補強層に加わる負荷
を均一にするためにフレーム形成層と補強層であ
るパワーフイラメントとの間に弾性材料からなる
中間層が配されているので、そのような折れも発
生しない。さらにその上、ダイナミツクな負荷の
もとでの使用における信頼性を向上させるため
に、弾性材料からなる中間層５は、ストリツプの
巻回部の上棚（上フランジ）の端部間の突合せ部
上方にらせん状膨張部１５を設けることもでき
る。

弾性中間層に巻付けられるパワーフイラメント
の角度範囲を0゜から20゜にする理由は次のとおり
である。もしパワーフイラメントをより大きな巻
回角度で巻付けると、らせん状の巻回によりピツ
チが減少する（パワーフイラメントの巻回角度が
増大する）ことが知られている。パワーフイラメ
ントの巻回角度が大きな値をとると、長さ方向の
負荷に耐えることができなくなる。

本発明者は、この問題につき詳細に研究をおこ
なつて、本発明において、パワーフイラメントの
巻回される角度は0゜から20゜以内にすべきである
という結論に到達した。

この特別の範囲内で巻回されたときにパワーフ
イラメントは長さ方向の負荷に十分耐えることが
できる一方で、本発明のパイプは可撓性を保持す
ることができる。もしパワーフイラメントの巻回
角度が20゜を越えると、軸方向の負荷が加わつた
ときに、より大きな長さ方向の変形が発生し、パ
ワーフイラメント自体は、巻回角度が20゜もしく
はそれ以下になつて初めて長さ方向の負荷を受け
止めることとなる。これらの理由により、本発明
における角度範囲は、本発明の目的を達成するう
えで本質的な事項である。

特許請求の範囲第４項に記載されているよう
に、一方向にのみ30゜から60゜の角度で巻回されて
いるパワーフイラメント１９は、トルクが加えら
れた場合フレキシブルパイプを軸方向に圧縮する
ことができ、フレキシブルパイプの剛度は加えら
れたトルクの大きさに比例することとなる。

相互の摩擦によるパワーフイラメントの切断の
可能性をなくするために、30゜から60゜の範囲内の
角度で巻回されたフイラメントは、弾性材料２０
からなるもう１つの中間層によつて被覆されてい
る。

特許請求の範囲６，７，８に記載されているよ
うに、本発明のストリツプ端部の形状（第９，１
０，１１図参照）は、最大限の剛度を保証し、ト
ルクの印加により内部圧力の増大を保証する。

従つて、本発明の主題を形成する本質的で独創
的な新規事項の結合により、先行技術に比較して
主に次のような優れた効果を得ることができる。

− 本発明のフレキシブルパイプは、高い内部圧
力又は外部圧力の下や、軸方向の引張力や圧縮
力の存在下で、あるいは曲げやトルクが作用す
る下で、これらの力が同時に作用するか単独に
作用するかにかかわりなく、使用することがで
きる。このような技術的特徴を有するフレキシ
ブルパイプは、この分野において類をみないも
のである。

− さらに、本発明のフレキシブルパイプは、通
常のフレキシブルパイプに比較して、軽く、製
造コストが安く、信頼性があり、長寿命で可撓
性に優れている。

本発明によるフレキシブルパイプは、大きな
内外荷重の効果を特徴とする状態で動作媒体を
送るのに使用される。もつとも有利には、この
フレキシブルパイプは、石油、ガス、石炭およ
び化学産業分野はもとより、航空宇宙技術なら
びに近海油圧構造体に使用される。

以上、本発明をその具体的実施例について説明
したが、特許請求の範囲に記載された発明から逸
脱しないで多くの変更および変形がなしうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は部分軸方向横断面で本発明のフレキシ
ブルパイプを示し；第２図は支持パイプと造形ス
トリツプにより形成されるパワーフレームとの一
部の横断面図；第３図は内ゲージ圧を受るよう補
強されたフレキシブルパイプの変形を示し；第４
図は造形弾性中間層を備えた本発明によるフレキ
シブルパイプの変形を示し；第５図は加硫前の延
伸状態にある支持パイプ、パワーフレームおよび
造形中間層の１部を示す軸方向横断面図；第６図
はフレキシブルパイプが自由状態にあるときの第
５図に示す１部を示し；第７図は本発明による、
２層の造形ストリツプにより形成されたパワーフ
レームを有するフレキシブルパイプの変形を示
し；第８図は本発明による、もう１つの補強層を
有するフレキシブルパイプの変形を示し；第９図
は本発明による、突起とみぞとを備えた支持パイ
プと造形パイプとの拡大部分を示し；第１０図は
本発明による、横断面が平行４辺形のフランジを
備える造形ストリツプの変形を示し；第１１図は
第１０図に示すフレキシブルパイプと同様である
が本発明によるフランジに円形端部を有するフレ
キシブルパイプの変形を示す。 図面に示す符号において、１は内側支持パイ
プ、２，１７は造形ストリツプ、３，４はフラン
ジ、５，２０は中間層、６，７，１１，１２は補
強層、８，９，１３，１４，１９はパワーフイラ
メント、１０は外側保護シエル、１５はらせん状
膨張部、１６は管状素材、２１は突起、２２はみ
ぞである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 弾性材料で作られる内側支持パイプと、２つ
   の段状接合フランジを有し横断面がＺ形状の造形
   ストリツプにより形成されるパワーフレームと、
   前記ストリツプは、各巻回部の上フランジが隣接
   巻回部の下フランジ上に配設されるように支持パ
   イプにらせん状に巻かれ、さらに弾性材料で作ら
   れパワーフレームに重ねられる中間層と、パワー
   フイラメント群により形成される少なくとも１対
   の補強層と、前記フイラメントは互いに平行にさ
   れ前記中間層に反対に巻かれ、さらに弾性材料で
   作られる外側保護シエルとを備えるフレキシブル
   パイプにおいて、各巻回部の上フランジが隣接巻
   回部の下フランジに直接乗るように、前記各フラ
   ンジは横断面を四角形とし高さをストリツプの輪
   部の高さの半分とし、上フランジの端部と共に下
   フランジの端部を整列させ、各補強層のパワーフ
   イラメントはパイプ軸線にたいし０度から20度の
   角度で巻かれていることを特徴とするフレキシブ
   ルパイプ。 ２ 弾性材料で作られる前記中間層５のらせん状
   膨張部１５は、ストリツプ２の巻回部の上フラン
   ジ３における端部間に形成される突合せ部上方に
   配設されることを特徴とする、特許請求の範囲第
   １項に記載のフレキシブルパイプ。 ３ パワーフレームと、０度から20度の角度で巻
   かれるパワーフイラメント８の補強下層６との間
   に、反対方向に巻かれる少なくとも１層の同様な
   造形ストリツプ１７を備えることを特徴とする、
   特許請求の範囲第１項に記載のフレキシブルパイ
   プ。 ４ 弾性材料で作られる前記中間層５と、０度か
   ら20度の角度で巻かれるパワーフランジ８，９の
   １対の補強層６，７との間に、フレキシブルパイ
   プの軸線にたいし30度から60度の角度で巻かれる
   パワーフイラメント１９によつて形成される層１
   ８を備えることを特徴とする、特許請求の範囲第
   １項に記載のフレキシブルパイプ。 ５ 30度から60度の角度で巻かれるパワーフイラ
   メント１９によつて形成される前記層１８は弾性
   材料よりなるもう１つの中間層２０によつて密閉
   されることを特徴とする、特許請求の範囲第４項
   に記載のフレキシブルパイプ。 ６ 造形ストリツプ２のフランジ３，４の端部
   に、縦突起２１とこれらに一致するみぞ２２とを
   備え、これらみぞ２２に突起２１が進入するとス
   トリツプの巻回部が一体にされることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第４項または第５項に記載の
   フレキシブルパイプ。 ７ ストリツプ２の横断面輪部を形成するフラン
   ジ３，４は平行四辺形状をなすことを特徴とす
   る、特許請求の範囲第６項に記載のフレキシブル
   パイプ。 ８ 横断面が平行四辺形のフランジ３，４の端部
   は円形にされ、曲率半径は同じとすることを特徴
   とする、特許請求の範囲第７項に記載のフレキシ
   ブルパイプ。 ９ ２つの段状接合フランジを有し横断面がＺ形
   状であつて上、下フランジの横断面はともに四角
   形で高さがストリツプの輪部の半分である造形ス
   トリツプを、内側支持パイプにらせん状に曲げて
   重ね、各巻回部の上フランジが隣接巻回部の下フ
   ランジに直接乗るように上フランジの端部と共に
   下フランジの端部を整列させてパワーフレームを
   形成する工程、造形ストリツプにより形成される
   パワーフレームを、弾性材料よりなる中間層で被
   覆すると同時に前記中間層をストリツプに固着す
   る工程、 １対のパワーフイラメント群をパイプ軸線に対
   して０度から20度の角度で互いに反対に巻付ける
   ことにより補強層を形成する工程、 弾性材料で作られる外側保護シエルを重ねる工
   程、 とを有する、フレキシブルパイプの製造方法。 １０ パワーフレームを中間層で被覆する前に、
   内側支持パイプを造形ストリツプに取付けてその
   軸線に沿い延伸して、外側保護シエルを重ねた
   後、軸方向の引張荷重の作用を解放させる工程を
   有する、特許請求の範囲第９項に記載のフレキシ
   ブルパイプの製造方法。