KR101474173B1

KR101474173B1 - 케이블 보강 호스를 위한 크림핑 또는 스웨이징된 커플링

Info

Publication number: KR101474173B1
Application number: KR1020137001142A
Authority: KR
Inventors: 론 트루질로; 조나단 클라크 스위프트; 랜스 디 밀러
Original assignee: 더 게이츠 코포레이션
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2011-06-08
Publication date: 2014-12-17
Also published as: KR20130039329A; US8439405B2; BR112012032195A2; US20110309613A1; HUE026890T2; EP2583012A1; JP2013532261A; RU2516676C1; EP2583012B1; CN103026117B; BR112012032195B1; WO2011159535A1; US20130232767A1; CN103026117A

Abstract

케이블 보강 호스(305)의 단부에 대한 부속품용 호스 커플링(200)은 케이블 트랩 홈 부분(215)을 갖춘 단일 스템(202)을 포함하는데, 상기 케이블 트랩 홈 부분의 외경은, 호스(305)의 튜브(317)의 내경보다 크고 호스로부터 튜브(317)가 벗겨진 상태에서 호스의 내경보다 작다. 단일 페룰(201)은, 케이블 트랩 홈 부분(215)에 대응하는 적어도 하나의 케이블 트랩 리브(236)를 형성하는데, 상기 케이블 트랩 리브의 내경은, 케이블 보강 호스의 외경보다 작고 호스로부터 케이블을 덮는 재료(333)가 벗겨진 상태에서 호스의 외경보다 크다. 홈 부분의 폭은, 적어도 리브의 폭에 호스를 보강하는 케이블의 직경의 2배를 더한 것이다. 에폭시는 밀봉을 위해 스템과 호스의 튜브 사이에 배치될 수 있거나 스템과 페룰 사이에 분사되어 케이블에 침투한다.

Description

케이블 보강 호스를 위한 크림핑 또는 스웨이징된 커플링{CRIMPED OR SWAGED COUPLINGS FOR CABLE REINFORCED HOSES}

본 발명은 일반적으로 보강 호스에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 보강 호스를 위한 크림핑 또는 스웨이징된 커플링에 관한 것이고, 특히 케이블 또는 와이어 로프 보강 호스를 위한 크림핑 또는 스웨이징된 커플링에 관한 것이다.

보통, 블로우아웃 방지장치(BOPs; Blow Out Preventers)는 유정 또는 가스정을 시추할 때 사용된다. 블로우아웃 방지장치는, 웰 킥(well kicks)의 제어 및 블로우아웃의 방지를 위해 사용되는, 유압식으로 제어되는 밸브이다. 하나의 정(well)에는, 상하로 적재되는 3개 이상의 방지장치가 마련될 수 있다. 지상 굴착장비(land rig)에서, 이러한 적재부는 지면 수준에서 굴착장비 바닥 아래에 위치하게 된다. 해안 굴착장비에서는, BOP가 해저 상에 위치하게 될 수 있다. 상기 적재부 상의 상위 방지장치는 보통 환형의 방지장치이다. 상기 환형의 방지장치는 시추 정 환형부(drill well annulus)(시추 파이프와 시추공 사이의 공간)를 완전하게 밀봉하기 위해 사용될 수 있다. 상기 환형의 방지장치는 또한, 파이프가 없는 상태의 시추 구멍을 밀봉할 수 있다. 환형의 방지장치 아래에는, 램 방지장치(ram preventers)라 불리는 추가적인 제어부가 존재한다. 램 방지장치는, 시추이수 복귀 환형부(mud return annulus)를 유지, 폐쇄 또는 밀봉하기 위해 다양한 크기의 시추 파이프 주위에 끼워지도록 구성된다. 블라인드 램(blind rams)이 개방된 구멍을 밀봉하기 위해 사용된다. 파이프 램(pipe rams)은 시추 파이프 및 구멍을 밀봉할 수 있다.

암반 형성부는, 극히 높은 압력 하에 있는 오일, 가스 또는 물의 포켓(pockets)을 포함할 수 있다. 시추된 구멍은 이들 중 임의의 것과 교차할 수 있다. 이들 고압 유체 중 임의의 유체가 구멍에 유입되면, 이를 "킥(kick)"이라고 한다. 웰 킥이 발생할 때, 이러한 웰 킥을 처리하기 위한 몇 가지 옵션이 존재한다. 결과적인 다운홀(downhole) 압력은 BOP 시스템의 매니폴드를 통해 표면에서 순환되어 나가게 될 수 있다. 대안으로, 초우크 앤드 킬 라인(choke and kill line)을 통해 고압 하에서 구멍 내로 시추 유체를 펌핑하는 등에 의해 다운홀 유체가 다시 암반 형성부로 돌아가도록 강제하려는 시도가 행해질 수 있다. 초우크 앤드 킬 호스(choke and kill hose)는 이러한 목적을 위해 사용된다. 마지막 옵션은, 시멘트를 내부에 펌핑하고 구멍을 밀봉하며 시추 작업을 포기하는 것이다.

가요성 보강 파이프 및 호스는 현재 오일 굴착장비에서의 초우크 앤드 킬 용례에 사용된다. 이들 호스/파이프 및 커플링은, 극한의 온도 및 압력에서, 오일, 메탄 가스 및 황화수소와 같은 유해한 화학물질에 대해 정 헤드 유체(well head fluid)를 차단하기 위해 시추이수(시추 폐기물)를 정 헤드 내로 다시 아래로 펌핑하기 위한 도관으로서 역할을 하도록 구성된다. 이들 호스는 보통 고무 폴리머 튜브를 포함하며, 유전 및 해안 작업에서 겪게 되는 굽힘 압력 및 높은 압력에 견디도록 하기 위해 "조밀하게 감은" 도금된 고장력 강 케이블(또는 와이어 로프)로 된 다수의 층을 이용하여 보강된다. 이러한 케이블 보강부는 보통 와이어 스트랜드 로프(wire stranded rope)인데, 이는 보통 상호 교환적으로 "케이블" 및/또는 "와이어 로프"라 한다. 이들 호스는 또한 보통 호스 외피 아래에 배치되는 직물 보강부로 된 다수의 층을 포함하는데, 이는 삭마, 부식, 절단, 파임(gouging), 오일 및 날씨에 대해 내성이 있는 개질된 니트릴일 수 있다.

초우크 앤드 킬 호스 용례를 위한 종래의 크림핑 또는 스웨이징된 커플링(100)은 보통 도 1의 종래 기술에 도시된 바와 같이 릿지(ridge)가 형성된 페룰(101) 및 바브(barb)가 형성된 스템 부속품(102)을 채용한다. 이러한 페룰 및 스템은 보통 서로 용접되어(103), 호스를 수용하는 개구를 남기게 된다. 볼드윈(Baldwin) 등의 미국 특허 제7,338,090호는, 단부 커넥터를 초우크 앤드 킬 호스에 연결하는 "파형(waved)" 페룰 및 스템을 채용한다. 이러한 페룰 및 스템은 또한 커플링 단부에서 서로 용접되어, 보강 호스를 수용하는 개구를 남기게 된다. 그러나, 볼드윈 등의 특허에서는, 스템의 고점(high points) 및 페룰의 랜드부(land)가 사인곡선형 형상을 갖고 있으며, 이는 전술한 "파형"을 형성한다. 이러한 파형에 의해 호스에서 케이블/와이어 로프 보강부가 구부러지지만, 케이블이 현저하게 비틀리지는 않는다. 스템은, 스템 위로 그리고 페룰 아래로 끼워지는 호스를 지지하도록 구성된다. 페룰은 압축력을 제공하도록 호스 상에서 아래로 스웨이징 또는 크림핑되어, 스템에 대해 호스를 밀봉하고 커플링 내에 호스를 유지시킨다. 이러한 종류의 커플링과 함께 사용하기 위해, 고무 외피를 침투할 필요 없이 직접 페룰이 케이블 보강부 상에서 아래로 눌릴 수 있도록, 호스의 외피는 벗겨진다(즉, 벗겨져 버림). 역시, 볼드윈과 유사한 구조에서, 커플링의 유지는 케이블 보강 호스가 커플링으로부터 미끄러지지 못하도록 하는 압축에 대한 반력을 제공하는 고무의 특성에 따라 좌우되며, 이러한 구조는 고무 층의 특성이 변하는 높은 온도 또는 낮은 온도에서 그 능력을 상실할 수 있고 지지를 덜 제공할 수 있다.

케이블 보강 호스 상에 부속품을 유지하기 위한 다른 방법은, 호스의 단부로부터 연장되는 풀리지 않는 보강 케이블 및 커플링에 대한 개별 요소(케이블)의 용접을 필요로 한다. 이러한 방법은 시간 소모적이며 고가이고 검증된 용접을 필요로 한다는 것이 문제이다.

API(American Petroleum Institute) 16 C 기준 시험은, 초우크 앤드 킬 호스 조립체에 대해 20,000 psi의 작동 압력 및 높은 온도에서 30일 동안의 노출 시험과 같은 시험을 포함한다. 전술한 커플링을 채용하는 초우크 앤드 킬 호스 조립체가 이러한 조건에 노출되면, 호스-커플링 인터페이스가 극한의 온도를 겪게 될 가능성이 있다는 것이 밝혀졌다. 고무 재료의 특성은 높은 온도에서 변하며, 그 결과로서 고무는 유동성을 가질 수 있고 커플링의 페룰에서의 압축력은 감소하게 될 수 있다. 이는, 초우크 앤드 킬 용례 또는 유사한 용례에서 허용될 수 없는 커플링 유지의 실패를 초래할 수 있다.

본 발명의 목적은, 일반적으로 보강 호스를 제공하는 것이며, 더욱 구체적으로는 보강 호스를 위한 크림핑 또는 스웨이징된 커플링, 특히 케이블 또는 와이어 로프 보강 호스를 위한 크림핑 또는 스웨이징된 커플링을 제공하는 것이다.

본 발명은, 케이블 또는 와이어 로프 보강 호스에 대한 크림핑 또는 스웨이징된 커플링을 위한 시스템 및 방법으로서, 고무 재료 특성이 커플링 유지 메커니즘에서 배제되는 것인 시스템 및 방법에 관한 것이다. 이를 달성하기 위해, 짧은 길이의 튜브 및 호스의 외측 외피가 벗겨진다. 이렇게 짧은 길이만큼 벗겨낸 결과로 인해 와이어/케이블 보강부는 튜브 또는 외피를 압축하고 침투할 필요 없이 단독으로 조여지게 될 수 있다. 비교적 짧은 길이의 케이블이 노출되면, 보강 케이블(또는 와이어 로프) 트랩을 형성하는 본 발명의 스템 및 페룰은 호스 단부 상에 스웨이징 또는 크림핑될 수 있고, 이에 따라 고무 특성에 좌우되지 않고 호스를 조이게 된다. 구체적으로, 케이블 보강부는 바람직하게는 스템과 페룰 사이에 직접 속박된다. 특히, 케이블은, 페룰에서의 톱니부와, 오목부와 통합되는 스템의 융기부 사이에 유지된다. 종래의 방법과는 달리, 케이블을 단순히 구부리는 것이 아니라, 본 발명의 시스템 및 방법에서는 그 무결성을 유지하면서, 짧은 길이의 벗겨진 케이블이 스템과 페룰 사이에 압착된다. 이는 케이블의 비틀림(distortion)을 초래하게 되어, 커플링과 호스 사이에 기계적인 잠금을 형성한다. 추가적인 유지는, 보다 어그레시브(aggressive)한 페룰 구조를 사용함으로써 달성될 수 있는데, 이 경우 연결부가 스웨이징 또는 크림핑될 때 페룰은 케이블 주위로 지나가게 강제된다.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 블로우아웃 방지장치용 초우크 앤드 킬 호스와 같은 케이블 보강 호스의 단부에 대한 부속품용 호스 커플링은, 단일 스템 및 단일 페룰을 포함할 수 있는데, 이러한 단일 스템 및 단일 페룰은 함께 용접될 수 있거나, 스테이킹(staking)될 수 있거나, 또는 다른 방식으로 고정될 수 있다. 스템의 다양한 실시예는 커플링과 호스를 부착시키기 위한 말단부 및 내부 보어를 갖는데, 스템은 호스 상에서 플랜지에 대한 용접 등에 의해 스웨이징 또는 크림핑된다. 스템은 바람직하게는 케이블 트랩 홈을 형성하는데, 이 홈은 대체로 사다리꼴일 수 있거나 또는 다른 다각형 형상일 수 있다. 이러한 홈의 루트(root)의 외경은 바람직하게는 호스의 튜브의 내경보다 크다. 홈의 루트의 외경은 또한 바람직하게는, 호스로부터 튜브가 벗겨진 상태에서 호스의 내경보다 작으며, 즉 호스의 케이블 보강층의 내경보다 작다. 스템의 인서트 부분은 호스의 튜브 내로 끼워지도록 되어 있다. 인서트 부분은 바람직하게는 복수 개의 외측 랜드부를 형성하며 호스의 튜브의 내경에 대체로 대응하는 외경을 갖는다.

단일 페룰은 외측 표면 그리고 제1 내경 및 제2 내경을 갖는다. 스테이킹 또는 크림핑되지 않은 페룰의 제1 내경은, 바람직하게는 와이어 스트랜드식 케이블 보강 호스의 외경보다 크다. 스테이킹, 크림핑 또는 스웨이징되지 않은 페룰의 제2 내경은 케이블 보강 호스의 외경보다 작을 수 있지만, 호스로부터 케이블을 덮는 재료가 벗겨진 상태에서 호스의 외경보다 크며, 즉 호스의 케이블 보강층의 외경보다 크다. 페룰의 내측 표면 부분에는 제1 내경을 갖는 부분이 형성된다. 이 부분은 복수 개의 릿지를 형성하는데, 이 릿지는 스템의 랜드부와 함께 상호 인덱싱(inter-indexing)하도록 위치설정된다. 페룰의 내측 표면의 다른 부분은, 적어도 하나의 대체적인 케이블 트랩 리브를 형성하는데, 이 케이블 트랩 리브는 스템에 있는 케이블 트랩 홈에 대응하도록 성형 및 위치설정된다. 이러한 케이블 트랩 리브는 제2 내경을 가지며 홈보다 좁다. 바람직하게는, 이 홈의 폭은, 적어도 리브의 폭에 호스를 보강하는 케이블의 직경의 2배를 더한 것이며, 리브의 폭은 호스를 보강하는 케이블의 직경의 수 배 정도로서 호스를 보강하는 케이블의 직경보다 크다. 용접 또는 스테이킹 등에 의해 페룰이 스템에 고정될 때, 스템의 말단부는 바람직하게는 페룰로부터 연장되며 스템의 인서트 및 케이블 트랩 홈은 페룰 내에 배치된다.

본 발명에 따르면, 호스의 단부에 걸쳐 커플링의 페룰을 배치하기 이전에, 케이블 보강부를 덮는 호스의 외부 층은 호스의 단부의 원위 영역으로부터 벗겨진다. 스템은 호스의 튜브 내측에 끼워지는 인서트와 함께 배치되며, 케이블 트랩 홈은 호스의 원위 영역으로부터 튜브가 벗겨진 상태에서 호스의 원위 영역 내측에 끼워진다.

이에 따라, 본 발명에 따르면, 블로우아웃 방지장치용 초우크 앤드 킬 호스와 같은 케이블 보강 호스의 단부에 대해 부속품을 고정하기 위한 방법의 다양한 실시예는, 호스의 원위 단부 부분으로부터 케이블 보강부를 덮는 호스의 층을 벗겨내는 것, 그리고 호스의 원위 단부 부분 내측으로부터 튜브를 벗겨내는 것을 필요로 한다. 내측 보어, 장착물에 대해 부착하기 위한 말단부, 케이블 트랩 홈 및 인서트 부분을 구비하는 단일 스템은, 케이블 보강 호스의 튜브 내측에 인서트 부분이 끼워진 상태에서 그리고 호스의 벗겨진 원위 단부 부분 내측에 케이블 트랩 홈이 끼워진 상태로 벗겨진 호스 내로 끼워진다. 단일 페룰은 바람직하게는 스템 및 호스의 단부에 걸쳐 전개되는데, 이때 릿지는 인서트의 외측 상에 형성되는 랜드부와 상호 인덱싱하며 적어도 케이블 트랩 리브가 케이블 트랩 홈에 대응한다. 스템 및 페룰의 이러한 전개는, 배치에 앞서 페룰이 스템에 용접된 경우에는 대체로 동시에 이루어질 수 있다. 여하튼, 스템 및 페룰의 배치 이후에, 페룰은 스웨이징 또는 크림핑 등에 의해 압축되며, 그 결과로서 릿지는 호스를 압축하여 랜드부에서 튜브를 밀봉하고 리브는 케이블을 홈 내로 강제하며, 이에 따라 케이블 보강부를 벗겨진 영역 내에 속박시키므로, 조임용 고무 또는 폴리머 재료에 좌우되지 않는 방식으로 커플링을 호스에 고정시킨다.

따라서, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 블로우아웃 방지장치용 초우크 앤드 킬 호스 조립체와 같은 호스 조립체는, 내측 튜브, 케이블 보강부로 된 하나 이상의 층, 상기 보강부를 덮는 고무로 된 하나 이상의 층을 갖춘 소정 길이의 호스로 이루어질 수 있는데, 이때 내측 튜브 및 고무 외피로 된 하나 이상의 층은 호스의 단부 부분으로부터 벗겨진다. 앞서 언급한 바와 같은 커플링은 바람직하게는 단부 부분에 그리고 추가적인 길이의 호스에 스웨이징 또는 크림핑된다. 이러한 실시예에 따르면, 커플링은 호스의 단부 부분에 걸쳐 그리고 호스의 추가적인 길이에 걸쳐 배치되는 단일 페룰을 포함한다. 페룰은 제1 내경 및 제2 내경을 갖는데, 제1 내경은 호스의 외경보다 크고, 제2 내경은 호스의 외경보다 작을 수 있지만 호스로부터 고무 외피가 벗겨진 상태에서 호스의 단부 부분의 외경보다 크다. 페룰은, 제1 내경을 갖는 복수 개의 릿지를 구비하고 추가적인 길이의 호스에 걸쳐 배치되는 내측 표면을 형성한다. 페룰의 내측 표면은 또한 바람직하게는 적어도 하나의 케이블 트랩 리브를 형성하는데, 이 케이블 트랩 리브는 제2 내경을 갖고 호스의 벗겨진 단부 부분에 걸쳐 배치된다. 상기 커플링은 또한 앞서 언급한 바와 같이 단일 스템을 갖는데, 이 스템은 페룰에 고정될 수도 있고 페룰과 일체일 수도 있다. 스템은 바람직하게는 호스의 단부 부분에 그리고 호스의 추가적인, 벗겨지지 않은 길이부분에 배치된다. 스템은, 장착물(플랜지 등과 같은 장착물)에 케이블 트랩 홈을 부착하기 위한 말단부, 그리고 페룰의 릿지와 상호 인덱싱하는 복수 개의 랜드부를 형성하는 인서트를 포함한다. 상기 인서트의 외경은 호스의 튜브의 내경에 대체로 대응하며, 상기 인서트는, 호스로부터 튜브가 벗겨지지 않은, 호스의 추가적인 부분 내로 끼워진다. 케이블 트랩 홈은 케이블 트랩 리브에 대응하며 바람직하게는 단부 부분 아래에 배치된다. 홈의 직경은, 호스의 튜브의 내경보다 크지만 호스로부터 튜브가 벗겨진 상태에서 호스의 내경보다 작다. 또한, 홈의 폭은 바람직하게는 적어도 리브의 폭에 호스를 보강하는 케이블의 직경의 2배를 더한 것이다.

다양한 실시예에 따르면, 페룰의 압축에 후속하여 스템에 대해 호스의 튜브를 밀봉하는 것을 돕기 위해 페룰의 압축 이전에 에폭시가 튜브와 스템 사이에 배치될 수 있다. 대안으로 또는 추가적으로, 압축 후에 페룰과 케이블 사이로 위프홀(weephole) 등을 통해 부속품 내로 저점도 에폭시가 분사될 수 있다.

유리하게는, 본 발명은, 극한의 온도 및 밀봉부로부터의 유지부의 분리에 대한 내성을 갖는 보다 양호한 커플링 유지를 제공하는데, 왜냐하면 고무 재료 특성이 커플링 유지 메커니즘으로부터 배제되기 때문이다. 더욱이, 종래 기술의 시스템과 대조적으로, 보강 와이어 로프의 직경이 고온에서 약간 확대될 수 있기 때문에, 외피와 튜브 양자를 벗겨낸 결과로서 벗겨진 케이블 상에 직접 유지되는, 전술한 리브 및 홈에 의해 마련되는 케이블 트랩은 바람직하게는 타이트하게 된다.

이상은, 후속하는 본 발명의 상세한 설명이 더욱 잘 이해될 수 있도록 하기 위해 본 발명의 특징 및 기술적 장점을 포괄적으로보다는 개괄적으로 제시한 것이다. 본 발명의 청구범위의 대상을 형성하는, 본 발명의 추가적인 특징 및 장점은 이하에서 설명될 것이다. 당업자라면 개시된 개념 및 특정 실시예는 본 발명의 목적과 동일한 목적을 수행하기 위한 다른 구조를 변경 또는 구성함에 있어서 기초로서 용이하게 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한 당업자라면 이러한 등가적인 구성은 첨부된 청구범위에 기재된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않는다는 것을 인식할 것이다. 추가적인 목적 및 장점과 함께 본 발명의 특징으로 인정되는 신규의 특성은, 그 체계 및 작동 방법과 관련하여, 첨부 도면을 함께 고려하면 후술하는 상세한 설명으로부터 더욱 잘 이해될 것이다. 그러나, 각각의 도면은 단지 예시 및 설명을 목적으로 제시된 것이며 본 발명의 한계를 정하고자 하는 의도가 아니라는 것을 명확하게 이해할 것이다.

본 발명에 따르면, 일반적으로 보강 호스를 얻을 수 있고, 더욱 구체적으로는 보강 호스를 위한 크림핑 또는 스웨이징된 커플링, 특히 케이블 또는 와이어 로프 보강 호스를 위한 크림핑 또는 스웨이징된 커플링을 얻을 수 있다.

본 명세서에 포함되고 본 명세서의 일부를 형성하며 동일한 부분이 동일한 도면부호에 의해 지시되는 첨부 도면은, 본 발명의 실시예를 제시하며 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 케이블 보강 호스 상에 설치된, 크림핑 또는 스웨이징된 종래 기술의 커플링에 대한 부분 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 커플링의 실시예에 대한 부분적인 1/4 절개도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 케이블 보강 호스 상에 전개되어 비압축 상태인, 도 2의 커플링의 실시예에 대한 부분적인 1/4 절개도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 도 3에 도시된 케이블 보강 호스 상에 설치되어 압축 상태인, 도 2 및 도 3의 커플링의 실시예에 대한 부분적인 1/4 절개도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 도 4에 도시된 바와 같이 호스 상에 설치되어 압축 상태인 것으로 도시된, 도 2 내지 도 4의 커플링의 실시예에 대한 부분적인 확대 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.

언급한 바와 같이, 도 2는 본 발명의 커플링(200)의 실시예에 대한 1/4 절개도이다. 도 3에서 커플링(200)은 케이블 보강 호스(305) 상에서 전개되어 비압축 상태인데, 상기 호스는 블로우아웃 방지장치용 초우크 앤드 킬 호스(choke and kill hose) 등일 수 있다. 호스 커플링의 실시예(200)는 단일 스템(202) 및 단일 페룰(201)을 포함하는데, 이 스템 및 페룰은 원형 플레이트(204) 또는 유사한 메커니즘의 사용 등을 통해 서로 용접(203)될 수도 있고, 스테이킹될 수도 있고, 다른 방식으로 서로 고정될 수도 있다.

스템(202)의 다양한 실시예는, 커플링(200) 및 호스(305)를 부착하기 위한 말단 구조부(212) 및 내측 보어(210)를 구비할 수 있는데, 커플링은 호스 상에서 플랜지 등과 같은 장착물에 스웨이징 또는 크림핑된다. 말단 구조부(212)는 버드(bud) 등의 형태를 취할 수 있는데, 이는 해머 유니온(hammer union) 등을 이용하여 부속품용 플랜지 등에 용접될 수 있다. 스템(202)은 바람직하게는 케이블 트랩 홈(215)을 형성하는데, 이 홈은 형상 면에서 대체로 사다리꼴로서 도 2 내지 도 5에 제시되어 있다. 그러나, 이러한 케이블 트랩 홈은, 본 발명에 따르면, 다수의 다양한 형상, 예컨대 대체로 둥근 형상, 쉐브런(chevron) 형상, 대체적인 직사각형 형상 등일 수 있다. 홈(215)의 루트(216)의 직경은 바람직하게는 호스(305)의 튜브(317)의 내경보다 크다. 홈의 루트(216)의 직경은 또한 바람직하게는, 호스로부터 튜브(317)가 벗겨진 상태에서 호스의 내경보다 작은데, 즉 호스(305)의 케이블 보강층(320)의 내경보다 작고, 이는 도 3에서 가장 잘 볼 수 있다. 스템의 인서트 부분(225)은 호스(305)의 튜브(317) 내로 끼워지도록 되어 있다. 인서트 부분(225)은 바람직하게는 복수 개의 외측 랜드부(227)를 형성하며 인서트 부분의 외경은 호스(305)의 튜브(317)의 내경에 대체로 대응한다. 앞서 언급한 바와 같이 용접 또는 스테이킹 등에 의해 페룰(201)이 스템(202)에 고정되면, 스템(202)의 말단 구조부(212)는 바람직하게는 페룰(201) 및 케이블 트랩 홈(215)으로부터 연장되고 스템(202)의 인서트 부분(225)은 페룰(201) 내에 배치된다.

단일 페룰(201)은, 다수의 특징부를 한정하는 다수의 직경을 갖는 내부 및 외측 표면(230)을 갖지만, 주로 제1 내경 및 제2 내경을 가지며, 이에 따라 복수 개의 릿지(232) 및 케이블 트랩 리브(236)를 한정한다. 스테이킹 또는 크림핑되지 않은 페룰(201)의 제1 내경은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 바람직하게는 와이어 스트랜드식 케이블 보강 호스(305)의 외경보다 큰데, 이는 도 3에서 가장 잘 볼 수 있다. 스테이킹 또는 크림핑되지 않은 페룰(201)의 제2 내경은 케이블 보강 호스(305)의 외경보다 작을 수도 있지만, 바람직하게는 호스로부터 케이블 보강부(320)를 덮는 재료 - 외피(333) 등 - 가 벗겨진 상태에서 호스(305)의 외경보다 크다. 다시 말하면, 페룰의 제2 내경은 바람직하게는 호스(305)의 케이블 보강층(320)의 외경보다 크지만, 호스 전체의 외경보다는 작을 수 있다. 바람직하게는, 릿지(232)가 스템(202)의 랜드부(227)와 대체로 상호 인덱싱하도록 위치설정된다. "상호 인덱싱(inter-indexing)"이란, 페룰의 릿지(232)와 스템의 랜드부(227) 사이의 결합 방식 및 대응 관계를 나타내는 용어로서, 도 3에 도시된 초기 위치로부터 도 4에 도시된 바와 같이 케이블 보강 호스(305)를 그립핑(gripping)하는 최종 조립 위치까지 상기 릿지 및 랜드부는 결합 과정에서 그 이동이 정밀하게 제어된다는 것을 의미한다. 페룰의 내측 표면의 다른 부분은, 적어도 하나의 케이블 트랩 리브(236)를 형성하는데, 이러한 리브는 스템(202)에 있는 케이블 트랩 홈(215)에 대응하도록 위치설정된다. 케이블 트랩 리브(236)는 앞서 언급한 제2 내경을 가지며, 바람직하게는 홈(215)보다 좁다. 바람직하게는, 홈(215)의 폭은, 적어도 리브(236)의 폭에 호스(305)를 보강하는 케이블의 직경의 적어도 2배 또는 약 2배를 더한 것이다. 또한, 바람직하게는, 리브(236)의 폭은, 호스(305)를 보강하는 케이블의 직경의 수 배 수준에서 호스(305)를 보강하는 케이블의 직경보다 크다.

도 2 내지 도 5에 제시된 실시예는 하나의 케이블 트랩 홈(215) 및 하나의 리브(216)를 갖는다. 그러나, 본 발명에 따른 커플링에서는 임의의 갯수의 케이블 트랩이 채용될 수 있다. 예를 들면, 복수 개의 케이블 트랩 리브가 대응하는 갯수의 케이블 트랩 홈과 함께 채용될 수 있다.

호스(305) - 블로우아웃 방지장치용 초우크 앤드 킬 호스 등일 수 있음 - 와 같은 케이블 보강 호스의 단부에 대한 부속품과 같은 부속품을 고정하기 위한 다양한 실시예에 따르면, 케이블 보강부(320)를 덮는 호스(305)의 층(들)(333)은 호스(305)의 단부 부분으로부터 벗겨지고 튜브(317)는 호스(305)의 단부 부분의 내측 원위 영역으로부터 벗겨진다. 일반적으로, 튜브가 벗겨지는 원위 영역은, 외피가 벗겨지는 호스의 단부 중 단지 일부일 뿐이다. 내측 보어(210), 장착물에 대한 부착을 위한 말단 구조부(212), 케이블 트랩 홈(215) 및 인서트 부분(225)을 갖는 단일 스템(202)이 벗겨진 호스 내로 끼워진다. 인서트 부분(225)은 케이블 보강 호스(305)의 (벗겨지지 않은) 튜브(317) 내부에 끼워지는데, 이때 케이블 트랩 홈(215)은 호스(305)의 벗겨진 원위 영역 내부에 끼워진다. 단일 페룰(201)은 바람직하게는 스템(202) 및 호스(305)의 단부에 걸쳐 전개되는데, 이때 페룰(201)의 릿지(232)는 인서트 부분(225)의 외측에 형성되는 랜드부(227)와 상호 인덱싱하고 케이블 트랩 리브(236)는, 대체로 케이블 트랩 리브와 정렬되는, 케이블 트랩 홈(215)에 대응된다. 스템(202) 및 페룰(201)의 이러한 전개는, 배치에 앞서 페룰(201)이 스템(202)에 용접된 경우에는 대체로 동시에 이루어질 수 있다. 스템(202) 및 페룰(201)의 배치에 후속하여, 페룰(201)은 스웨이징 또는 크림핑 등에 의해 압축되며, 이에 따라 릿지(232)가 호스(305)의 단부를 압축시켜 랜드부(227)에 대해 호스의 튜브(317)를 밀봉시키는 결과를 초래하며, 리브(236)가 케이블 보강부(320)를 홈(215) 내로 강제하는 결과를 초래한다. 바람직하게는, 이에 의해 리브(236)와 홈(215) 사이의 양쪽이 벗겨진 영역에서 케이블 보강부가 속박되게 된다. 또한, 다양한 실시예에 따르면, 케이블 보강부(320)를 구성하는 개별적인 케이블의 적어도 일부는, 케이블 트랩 리브의 압축에 의해, 특히 비압축된 케이블 트랩 홈에 대한 케이블 트랩 리브의 압축에 의해 변형된다. 개별적인 케이블의 이러한 변형은 도 5의 확대도에서 가장 잘 볼 수 있다. 리브(236) 및 홈(215)으로 이루어진, 압축된 케이블 트랩에 의한 케이블의 속박은, 외피(333) 및/또는 튜브(317)와 같이 조이는 고무 또는 폴리머 재료에 의존하지 않는 방식으로 커플링(200)을 호스(305)에 고정시킨다.

따라서, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 결과적인 호스 조립체(400)(도 4 및 도 5 참고)는 소정 길이의 호스(305)로 이루어질 수 있는데, 상기 호스는 앞서 언급된 바와 같이 호스(305)의 단부에서 스웨이징 또는 크림핑되는 커플링(200) 및 호스(305)의 단부 부분으로부터 벗겨지는 고무 외피(333) 및 내측 튜브(317)를 갖춘 내부를 형성한다.

일부 실시예에 따르면, 에폭시(명료성을 위해 도면에는 도시되어 있지 않음)가 페룰(201)의 압축 이전에 밀봉을 강화하도록 스템(202)과 튜브(317) 사이에 배치될 수 있거나, 및/또는 케이블 보강부(320)에 침투하도록 페룰(201)의 압축 이후에 분사될 수 있는데, 이때 에폭시는 외피(333) 및/또는 튜브(317)가 벗겨져 버린 영역에서 커플링(100)과 호스(305)의 접합을 개선시킨다.

예를 들면, 일부 실시예에 있어서, 스템을 호스(305)에 끼우기 이전에 코트로닉스 코포레이션(Cotronics Corporation)으로부터 입수 가능한 epoxy 4525와 같은 고온 에폭시(high temperature epoxy)가 스템(202)에 도포될 수 있다. 2개 부분에 에폭시가 존재하기 때문에, 에폭시 수지 및 아민 경화제는 환경, 즉 산소, 습도, 열 등에 상관없이 적소에서 경화된다. 에폭시는, 과잉의 에폭시가 스템 또는 호스의 튜브 내로 유입되는 것을 방지하기 위해 스템의 단부 부분에서 인서트 부분(225)의 2개의 랜드부(227) 상에 배치될 수 있다. 페룰(201)의 압축에 의해 에폭시가 분배된다. 특히 유리하게는 스웨이징에 의해 접착제가 추가로 스템(202)을 따라 튜브(227) 내로 이동한다. 열을 가하는 것은, 에폭시의 구성(set-up)에 의해 비교적 짧은 시간에 호스를 이용 가능하게 하는 데 도움이 될 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 케이블의 틈뿐만 아니라 스템(202)과 케이블 사이의 임의의 추가적인 영역에 침투하도록 하기 위해, 코트로닉스 코포레이션으로부터 입수 가능한 epoxy 4461과 같은 고점도 에폭시가 위프홀(235)을 통해 분사될 수 있다. 커플링을 충전하는 것에 의해 그리고 이에 따라 매우 작은 공동 내로의 액세스를 확보함에 의해, 에폭시는 접촉 표면적을 증가시키며, 이에 따라 접합 강도를 개선시킬 뿐 아니라 밀봉 기능성을 향상시킨다. 유리하게는, 저점도 에폭시가 페룰(201)의 압축 이후에 또는 이전에 위프홀(235)을 통해 분사될 수 있다.

본 발명 및 그 장점이 상세하게 설명되었지만, 첨부된 청구범위에 의해 한정되는 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 본 발명의 다양한 변경, 대체 및 변형이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 더욱이, 본 발명의 범위는 본 명세서에서 설명된 과정, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법 및 단계의 구체적인 실시예로 한정되도록 의도된 것이 아니다. 당업자라면, 본 명세서에서 설명된 대응하는 실시예와 실질적으로 동일한 결과를 달성하거나 또는 실질적으로 동일한 기능을 수행하도록 현재 존재하거나 향후에 개발될 과정, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법, 또는 단계가 본 발명에 따라 이용될 수 있다는 것을 본 발명의 개시내용으로부터 용이하게 이해할 것이다. 이에 따라, 첨부된 청구범위는 이러한 과정, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법 또는 단계를 그 범위에 포함하도록 의도된 것이다.

200 : 호스 커플링
201 : 페룰
202 : 스템
215 : 케이블 트랩 홈
236 : 케이블 트랩 리브
305 : 케이블 보강 호스
317 : 튜브
333 : 재료

Claims

페룰 및 스템을 포함하는, 케이블 보강 호스의 단부에 대한 부속품용 호스 커플링으로서,
상기 페룰은,
외측 표면 부분;
상기 케이블 보강 호스의 외경보다 큰 제1 내경;
상기 호스로부터 상기 케이블을 덮은 재료가 벗겨진 상태에서 상기 호스의 외경보다 큰 제2 내경; 및
제1 내경을 가지며, 상기 스템의 랜드부(land)와 상호 인덱싱(inter-indexing)하는 복수 개의 릿지(ridges)를 형성하는 내측 표면 부분으로서, 상기 제2 내경을 갖는 적어도 하나의 케이블 트랩 리브를 형성하는 내측 표면 부분
을 포함하고,
상기 스템은,
내측 보어;
장착물에 부착하기 위한 말단 부분;
케이블 트랩 리브에 대응하는 케이블 트랩 홈 부분으로서, 상기 케이블 트랩 홈 부분의 외경은 상기 호스의 튜브의 내경보다 크고 상기 호스로부터 상기 튜브가 벗겨진 상태에서 상기 호스의 내경보다 작으며, 상기 케이블 트랩 홈 부분의 폭은 적어도 상기 리브의 폭에 상기 호스를 보강하는 케이블의 직경의 2배를 더한 것인 케이블 트랩 홈 부분; 및
상기 호스의 상기 튜브 내로 끼우도록 되어 있는 인서트 부분으로서, 상기 인서트 부분은 복수 개의 랜드부를 형성하고, 상기 인서트의 외경은 상기 케이블 보강 호스의 상기 튜브의 내경에 대응하는 것인 인서트 부분
을 포함하며,
상기 커플링은 위프홀(weephole)을 더 포함하고, 이 위프홀은 상기 페룰과 상기 스템 사이에서 호스로 점유되는 공간을 외부와 연결하는 것인 호스 커플링.
제1항에 있어서, 상기 페룰의 상기 제2 내경은 상기 케이블 보강 호스의 상기 외경보다 작은 것인 호스 커플링.
제1항에 있어서, 상기 케이블 트랩 리브 및 상기 케이블 트랩 홈은 사다리꼴 형상에 대응하는 것인 호스 커플링.
제1항에 있어서, 상기 페룰은, 케이블 보강 부분을 덮은 상기 호스의 외부 층이 상기 호스의 상기 단부의 말단으로부터 벗겨진 상태에서 상기 호스의 단부에 걸쳐 배치되는 것인 호스 커플링.
제4항에 있어서, 상기 스템은 상기 호스의 상기 튜브의 내측에 끼워지는 상기 인서트와 함께 배치되며, 상기 케이블 트랩 홈은, 상기 호스의 원위 영역으로부터 상기 튜브가 벗겨져 버린 상태에서 호스의 상기 단부의 원위 영역 내측에 끼워지는 것인 호스 커플링.
제5항에 있어서, 에폭시가 상기 페룰과 상기 스템 사이에 배치되어, 벗겨진 영역에서 상기 케이블 내에 침투하는 것인 호스 커플링.
제1항에 있어서, 상기 스템은 상기 호스의 상기 튜브 내측에 끼워지는 인서트와 함께 배치되며, 상기 케이블 트랩 홈은 상기 튜브가 벗겨져 버린 상태에서 상기 호스의 원위 영역 내측에 끼워지는 것인 호스 커플링.
제1항에 있어서, 리브의 상기 폭은 상기 호스를 보강하는 상기 케이블의 직경보다 큰 것인 호스 커플링.
삭제
제1항에 있어서, 상기 페룰은 상기 스템에 용접되며, 상기 스템의 상기 말단 부분은 상기 페룰로부터 연장되고, 상기 스템의 상기 인서트 및 상기 케이블 트랩 홈은 상기 페룰 내에 배치되는 것인 호스 커플링.
제1항에 있어서, 상기 호스는 블로우아웃 방지장치용 호스인 것인 호스 커플링.
케이블 보강부를 덮는 케이블 보강 호스의 층을 상기 케이블 보강 호스의 단부 부분으로부터 벗기는 것,
상기 케이블 보강 호스의 상기 단부 부분의 원위 부분 내측으로부터 튜브를 벗기는 것,
내측 보어, 장착물에 부착하기 위한 말단 부분, 케이블 트랩 홈 부분 및 인서트 부분을 갖춘 스템을 배치하는 것으로서, 상기 인서트 부분은 상기 케이블 보강 호스의 상기 튜브의 내측에 끼워지고, 상기 케이블 트랩 홈 부분은 상기 호스의 상기 단부 부분의 상기 원위 부분 내측에 끼워지는 것인, 스템을 배치하는 것,
상기 인서트의 외측에 형성되는 랜드부와 상호 인덱싱하는 복수 개의 릿지를 구비하고 상기 호스의 상기 단부 부분에 걸쳐 케이블 트랩 홈 부분에 대응하는 적어도 하나의 케이블 트랩 리브를 갖춘 페룰을 배치하는 것, 그리고
상기 랜드부와 상기 리브에서 상기 튜브를 밀봉하기 위해 상기 호스를 압축하는 상기 릿지가 상기 케이블을 상기 홈 내로 강제하도록 상기 페룰을 압축하는 것
을 포함하고,
위프홀이 상기 페룰과 상기 스템 사이에 마련되어 상기 페룰과 상기 스템 사이에서 호스로 점유되는 공간을 외부와 연결하는 것인 방법.
제12항에 있어서, 상기 압축에 의해 상기 케이블 트랩 리브와 상기 케이블 트랩 홈 사이에서 상기 호스를 보강하는 복수 개의 케이블이 비틀리는 것인 방법.
제12항에 있어서, 상기 압축은 스웨이징인 것인 방법.
제12항에 있어서, 상기 압축은 크림핑인 것인 방법.
제12항에 있어서,
상기 배치 이전에 상기 스템에 상기 페룰을 용접하는 것
을 더 포함하는 방법.
제16항에 있어서, 상기 용접은, 상기 스템의 상기 말단 부분이 상기 페룰로부터 연장되며 상기 스템의 상기 인서트 및 상기 케이블 트랩 홈이 상기 페룰 내에 배치된 상태에서 상기 스템 상에 상기 페룰을 용접하는 것을 포함하는 것인 방법.
제12항에 있어서, 상기 방법은,
상기 압축 이전에 상기 튜브와 상기 스템 사이에 에폭시를 배치하는 것
을 더 포함하며, 상기 압축으로 인해 상기 에폭시가 스템에 대해 호스의 튜브를 밀봉하게 되는 것인 방법.
제12항에 있어서,
상기 압축에 후속하여, 상기 스템과 상기 페룰 사이로 상기 위프홀을 통해 저점도 에폭시를 분사하는 것
을 더 포함하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 호스는 블로우아웃 방지장치용 호스인 것인 방법.
소정 길이의 호스 및 커플링을 포함하는 호스 조립체로서,
상기 소정 길이의 호스는,
상기 호스의 단부 부분의 원위 영역으로부터 벗겨지는 내측 튜브;
케이블 보강부로 된 하나 이상의 층; 및
상기 보강부를 덮는 고무로 된 하나 이상의 층으로서, 고무 외피의 하나 이상의 층은 상기 호스의 상기 단부 부분으로부터 벗겨지는 것인 하나 이상의 층
을 포함하고,
상기 커플링은 상기 단부 부분 및 상기 호스의 추가적인 길이에 걸쳐 스웨이징 또는 크림핑되며, 페룰 및 스템을 포함하고,
상기 호스의 상기 추가적인 길이 및 상기 호스의 상기 단부 부분에 걸쳐 배치되는 상기 페룰은,
상기 호스의 외경보다 큰 제1 내경;
상기 고무 외피가 상기 호스로부터 벗겨진 상태에서 상기 호스의 상기 단부 부분의 외경보다 큰 제2 내경; 그리고
내측 표면 부분으로서, 상기 제1 내경을 가지며 상기 호스의 추가적인 길이에 걸쳐 배치되는 복수 개의 릿지, 및 상기 호스의 상기 단부 부분의 상기 원위 영역에 걸쳐 배치되고 상기 제2 내경 및 폭을 갖는 적어도 하나의 케이블 트랩 리브를 포함하는 내측 표면 부분
을 포함하며,
상기 호스의 상기 추가적인 길이 및 상기 호스의 상기 단부 부분에 배치되는 상기 스템은,
장착물에 부착하기 위한 말단 부분;
상기 케이블 트랩 리브에 대응하고 상기 호스의 상기 단부 부분의 상기 원위 영역 아래에 배치되는 케이블 트랩 홈 부분으로서, 상기 홈 부분의 외경은 상기 호스의 튜브의 내경보다 크고 호스로부터 상기 튜브가 벗겨진 상태에서 상기 호스의 내경보다 작으며, 상기 홈 부분의 폭은, 적어도 상기 리브의 폭에 상기 호스를 보강하는 케이블의 직경의 2배를 더한 것인 케이블 트랩 홈 부분; 및
페룰의 릿지와 상호 인덱싱하는 복수 개의 랜드부를 형성하는 인서트 부분으로서, 상기 인서트 부분의 외경은 상기 호스의 상기 튜브의 내경에 대응하는 것인 인서트 부분
을 포함하고,
상기 호스의 상기 원위 영역의 복수 개의 케이블은 상기 홈과 상기 리브 사이에서 비틀리며,
상기 커플링은 위프홀을 더 포함하고, 이 위프홀은 상기 페룰과 상기 스템 사이에서 호스로 점유되는 공간을 외부와 연결하는 것인 호스 조립체.
제21항에 있어서, 리브의 상기 폭은 상기 호스를 보강하는 상기 케이블의 직경보다 큰 것인 호스 조립체.
삭제
제21항에 있어서, 상기 페룰의 상기 제2 내경은 상기 호스의 상기 외경보다 작은 것인 호스 조립체.
제21항에 있어서, 상기 페룰은, 상기 스템의 상기 말단 부분이 상기 페룰로부터 연장된 상태에서 상기 스템에 용접되는 것인 호스 조립체.
제21항에 있어서, 상기 튜브와 상기 스템 사이에 에폭시가 배치되어 스템에 대해 호스의 튜브를 밀봉하는 것인 호스 조립체.
제21항에 있어서, 상기 호스는 블로우아웃 방지장치용 호스인 것인 호스 조립체.