KR101496222B1 - 호스 부재와, 그 제조 방법 및 호스 - Google Patents

호스 부재와, 그 제조 방법 및 호스 Download PDF

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폴 앨런 게스
유진 에이. 다이엔티
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파커-한니핀 코포레이션
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Abstract

유체를 이송하기 위한 초음파 저투과성 유체 부재는 내측 튜브 둘레에 형성된 금속 증기 차단층을 갖는다. 상기 금속 증기 차단층은 증기의 침투를 방지하는 상기 증기 차단층을 밀봉하도록 접착되는 에지부를 갖는 하나 이상의 금속 스트립으로 형성된다.

Description

호스 부재와, 그 제조 방법 및 호스{ALUMINUM FOIL BASED HOSE}
본 발명은 일반적으로 호스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초저침투성 호스(ultra-low permeation hoses)에 관한 것이다.
저침투성 호스는 증기 및/또는 가스의 배출 및/또는 침투를 제거 또는 저감하기 위해 시스템에 종종 사용된다. 예를 들면, 이와 같은 호스는 냉동 시스템으로부터 주변 환경으로 냉매 증기의 누출을 방지하도록 냉동 시스템 내에 사용될 수 있다. 또한, 이러한 호스는 연료 증기가 주변환경으로 배출되는 것을 방지하기 위한 연료 시스템에서 통상적이다.
이러한 호스의 다른 적용으로는, 하나 이상의 열교환기로부터 물(또는 다른 유체)를 공급하여 회수하는 열시스템이 있다. 이러한 적용에서, 저침투성 호스는 펌프와 밸브 등의 각종 부품의 부식시킬 수 있는 산소가 열시스템에 들어가는 것을 방지하는데 사용된다.
일반적으로, 저침투성 호스는 유체를 이송하기 위한 내측 튜브와, 상기 내측 튜브를 둘러싸는 증기 차단층을 구비한다. 일반적으로, 다른 각종 층은, 브레이딩(braiding) 등의 증기 차단층, 외측 튜브, 커버 또는 외측 덮개 등을 둘러쌀 수 있다.
증기 차단층으로서 금속 호일을 구비하는 하나의 호스 타입이 미국 특허 제6,074,717호에 개시되어 있다. 상기 특허는, 내측 튜브, 상기 내측 튜브 둘레에 중첩하게 랩핑된 알루미늄 호일로 형성된 알루미늄 증기 차단층, 및 상기 알루미늄 차단층을 둘러싸는 외측 튜브를 구비하는 가요성 호스를 개시한다. 알루미늄 차단층은 내측 튜브와 외측 튜브 양자에 접착된다. 이러한 설계가 튜브 및/또는 알루미늄층의 박리(delamination)를 막는 호스를 제공할 수 있지만, 차단층을 형성하는 랩핑된 알루미늄은 연속적으로 밀봉된 차단층을 제공하지 않는다.
본 발명의 하나 이상의 실시예는, 유체를 이송하기 위한 호스 부재로서, 제 1 관형층(first tubular layer); 상기 제 1 관형층을 둘러싸는 하나 이상의 금속 스트립에 의해 형성되는 금속 증기 차단층(metal vapor barrier layer); 및 상기 금속 증기 차단층을 둘러싸는 제 2 관형층;을 포함하며, 상기 하나 이상의 금속 스트립은 하나 이상의 시임(seam)을 형성하도록 함께 결합되는 에지부를 갖고, 상기 하나 이상의 시임은, 상기 시임에 인접한 상기 금속 스트립의 일부 위로 접히는 호스 부재를 제공한다.
본 발명의 하나 이상의 실시예는, 호스를 제조하는 방법으로서, 유체 흐름을 위한 도관을 형성하는 제 1 관형층을 제공하는 단계; 상기 제 1 관형층을 둘러싸는 하나 이상의 금속 스트립을 갖는 금속 증기 차단층을 형성하는 단계; 및 상기 금속 증기 차단층을 둘러싸는 제 2 관형층을 제공하는 단계;를 포함하며, 상기 금속 증기 차단층은 상기 호스의 종방향으로 형성되는 하나 이상의 반경방향 외측으로 연장되는 시임을 가지며, 상기 호스는 상기 시임에 인접한 상기 금속 스트립의 일부 위에서 접히는 호스 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 하나 이상의 실시예는, 유체를 이송하기 위한 호스 부재로서, 제 1 관형층; 상기 제 1 관형층을 둘러싸는 금속 증기 차단층; 및 상기 금속 증기 차단층을 둘러싸는 제 2 관형층;을 포함하며, 상기 금속 증기 차단층은 금속 튜브로서 형성되며, 상기 금속 튜브는, 상기 금속 튜브로부터 반경방향 외측에 형성된 하나 이상의 종방향 시임을 가지며, 상기 종방향 시임은, 상기 종방향 시임에 인접한 상기 금속 튜브의 일부 위에서 접히는 호스 부재를 제공한다.
본 발명의 다른 특징은 도면과 함께 하기의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 예시적인 유체 부재의 절결 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 또 다른 예시적인 유체 부재의 절결 사시도,
도 3은 부분적으로 형성된 상태에 있는 도 1의 유체 부재의 절결 사시도,
도 4는 도 1의 4-4선을 따라 취한 단면도,
도 5는 변형 실시예의 도 1의 4-4선을 따라 취한 단면도.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따라 유체를 이송하기 위한 유체 부재를 참조번호 10으로 나타낸다. 도시한 실시예에서, 호스 형태(튜브, 파이프 등일 수도 있음)인 유체 도관 부재(10)는 유체를 유동시킬 수 있는 내부 통로(18)를 둘러싸는 제 1 관형층(14)을 구비한다. 금속 증기 차단층(22)은 제 1 관형층(14)을 둘러싼다. 제 1 관형층(14)은, 후술하는 바와 같이, 금속 증기 차단층(22)의 접착을 촉진시키는 탄성중합체와 같은 임의의 적절한 재료로 이루어질 수 있다.
금속 증기 차단층(22)은 알루미늄과 같은 임의의 적절한 금속으로 제조될 수 있다. 보다 상세하게 후술하는 바와 같이, 금속 증기 차단층(22)은 제 1 관형층(14) 둘레에 형성되어 대체로 연속적으로 밀봉된 증기 차단층을 형성하도록 용접에 의해 밀봉되는 하나 이상의 금속 스트립으로 형성된다. 제 2 관형층(26)은 금속 증기 차단층(22)을 둘러싸며, 보강용 브레이드층(30)(폴리에스터/금속 와이어, 케브라(Kevlar) 또는 임의의 다른 적절한 브레이드), 및 커버(34)를 둘러싼다. 제 1 및/또는 제 2 관형층(14, 26)은 금속 증기 차단층(22)에 접착될 수 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 호스(10')는 컴포지트 또는 다른 적절한 재료를 포함하는 내측 관형층(24)과 같은 추가적인 층을 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 도시한 층들 사이에 또는 그에 추가하여 다른 층들이 제공될 수 있다.
도 3을 참조하면, 도 1의 호스(10)는 부분적으로 형성된 상태를 도시하고 있으며, 금속 증기 차단층(22)은 제 1 관형층(14) 둘레에 형성된다. 하기의 기재가 도 1의 호스(10)를 지칭하지만, 도 2의 호스에 동일하게 적용가능하다는 것이 이해될 것이다.
도 3의 실시예에서, 금속 증기 차단층(22)은 대체로 관형이며, 프레싱, 롤링 또는 이와는 달리 제 1 관형층(14)의 외부면과 일치하도록 제조된 한 쌍의 금속 스트립(40a, 40b) 또는 본 경우에 있을 수 있는 다른 층으로 형성된다. 금속 스트립(40a, 40b)은 예컨대 알루미늄 호일일 수 있고, 적절한 형상으로 수행되거나 제 1 관형층(14)을 둘러싸도록 적용될 수 있거나, 적용 시에 제 1 관형층(14)을 둘러싸도록 형성될 수 있다.
각각의 금속 스트립(40a, 40b)은 호스(10)의 종축에 대해 대체로 반경방향 외측으로 연장되는 반대편 에지부(44)를 갖는다. 각각의 금속 스트립(40a, 40b)은 다른 스트립의 반대편 에지부(44)를 각각 중첩하여, 대체로 직경방향으로 대향되지만, 소망하는 바와 같이 차단층(22)의 원주 둘레의 다른 위치에 위치될 수 있는 한 쌍의 시임(48)을 형성한다.
일반적으로, 시임(48)은 연속적으로 밀봉된 차단층을 형성하기 위해 금속 스트립(40a, 40b)을 함께 밀봉하도록 접착될 수 있다. 시임(48)을 단지 접는 것(예컨대, 시임을 반으로 접는 것, 시임을 주름 잡히게 하는 것 등)이 각각의 스트립(40a, 40b) 사이에 적절한 접착을 형성할 수 있지만, 반경방향 외측으로 연장되는 시임(48)은 후술된 바와 같이 적절한 용접 장치에 의한 용접에 매우 적합하다.
도 3에 도시한 바와 같이, 반경방향 외측으로 연장되는 시임(48)은 스트립(40a, 40b)을 함께 접착하도록 초음파 용접 장치(54)에 쉽게 통과될 수 있다. 시임(48)을 용접함으로써, 금속 증기 차단층(22)은 제 1 관형층(14)의 원주 둘레에 효과적으로 밀봉된다. 시임(48)은 적절한 접착제 또는 다른 적절한 용접 공정과 같은 다른 방식으로 접착될 수 있다.
시임(48)이 형성 및/또는 접착된 후에, 각각의 반경방향으로 연장되는 시임(48)은, 각각의 시임(48)에 인접하는 금속 스트립(40a, 40b) 중 일부분(52) 위에서 접힌다. 이로써, 시임(48)은 금속 증기 차단층에 대해 대체로 평탄하며, 그 관형 윤곽을 따른다.
예컨대, 호스(10)의 단면인 도 4를 참조하면, 시임(48)은 접힌 구성으로 도시되어 있다. 본 실시예에서, 시임(48)은 통상적인 방향(예컨대, 시계방향)으로 연장되며, 각각의 시임(48)에 인접한 금속 스트립(40a, 40b)의 일부분(52) 위에서 접힌다. 도 5에 도시한 변형 실시예에서, 시임(48)은 반대방향으로 연장된다. 도 4 및 도 5에서의 시임(48)은 명확성을 위해 금속 스트립(40a, 40b)의 인접한 일부분(52)과 이격되지만, 실제로는 일부분(52)과 대체로 접촉할 것이다.
몇몇 적용에서, 시임(48)에 인접한 금속 스트립(40a 및/또는 40b)의 일부분(52)에 시임(48)을 접착하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 접착제와 같은 적절한 접착 제제(60)(도 3)가 시임(48)을 접기 전에 금속 스트립(40a, 40b)의 인접한 일부분(52) 및/또는 시임(48)에 도포될 수 있다. 변형적으로, 시임(48)은 접은 후에 금속 차단층(22)에 초음파 용접될 수 있다. 금속 스트립(40a 및/또는 40b)에 시임(48)을 접착하면, 호스(10)를 보다 내구성 있게 할 수 있고, 호스(10)의 단부면으로부터의 잠재적인 누설을 방지하여 장기간의 성능을 보장할 수 있다.
금속 증기 차단층(22)과 제 2 관형층(26)이 소정 위치에 있으면, 금속 증기 차단층(22)은 제 1 및/또는 제 2 관형층(14, 26)에 접착될 수 있다. 이와 관련하여, 금속 증기 차단층(22)을 둘러싸는 탄성중합체층[에틸렌프로필렌디엔모노머(EPDM) 고무 또는 다른 적절한 재료]은, 예컨대 가류 처리(vulcanization)에 의해 탄성중합체층의 후속적인 경화 동안에 금속 증기 차단층과의 접착을 촉진시키는 첨가제와 혼합될 수 있다.
상술한 유체 부재는, 예컨대 농업용 및 오프로드용 차량에서의 공기정화 시스템뿐만 아니라, 상업용 및 자동차 냉동 시스템에 특히 적합하다. 이러한 시스템의 예에는, 고압 및 저압 R410 냉매 또는 동등 시스템(예컨대, 주거용), 고압 및 저압 R134a 냉매 또는 동등 시스템(예컨대, 자동차용), 및/또는 고압 및 저압 R477 냉매 또는 동등 시스템(예컨대, 자동차용)이 있다. 유체 부재는 다른 종래의 그리고 미래의 냉매 시스템을 포함하는 각종 다른 시스템에 사용될 수 있다.
본 발명이 특정의 바람직한 실시예(들)에 대해 도시 및 기술되었지만, 본 명세서 및 도면에 대해 동등한 변형 및 수정이 이루어질 수 있음을 당업자에게 명백할 것이다. 특히, 상술한 요소(부품, 조립체, 장치, 조성 등)에 의해 수행되는 각종 기능에 관하여, 본 발명의 기술한 예시적인 실시예(들)에서의 기능을 수행하는 개시된 구조와 동등하지 않더라도, 이러한 요소를 기술하는데 사용되는 용어("수단"을 포함함)는, 달리 지칭하지 않는다면, 기술한 요소(즉, 기능적으로 동등함)의 특정한 기능을 수행하는 임의의 요소에 대응하는 것으로 의도된다. 더욱이, 본 발명의 특징이 몇몇 기술한 실시예 중 하나 이상에 대해서만 상술되었지만, 이러한 특징은 임의 소정의 또는 특정의 적용을 위해 바람직하고 유익할 수 있는 바와 같이 다른 실시예의 하나 이상의 다른 특징과 조합될 수 있다.

Claims (23)

  1. 유체를 이송하기 위한 호스 부재에 있어서,
    제 1 관형층(first tubular layer);
    상기 제 1 관형층을 둘러싸는 하나 이상의 금속 스트립에 의해 형성되는 금속 증기 차단층(metal vapor barrier layer); 및
    상기 금속 증기 차단층을 둘러싸는 제 2 관형층;을 포함하며,
    상기 하나 이상의 금속 스트립은 하나 이상의 시임(seam)을 형성하도록 함께 결합되는 에지부(edge portions)를 갖고, 상기 에지부의 대향면은 함께 용접되며,
    상기 하나 이상의 시임은, 상기 시임에 인접한 상기 금속 스트립의 부분 위로 접히는 호스 부재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 금속 스트립은 상기 제 1 관형층의 반을 각각 둘러싸는 한 쌍의 금속 스트립을 구비하고,
    각각의 금속 스트립은 한 쌍의 시임을 형성하도록 다른 스트립의 반대편 에지부를 각각 중첩하는 반대편 에지부를 갖는 것을 특징으로 하는 호스 부재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하나 이상의 시임은 초음파 용접되는 것을 특징으로 하는 호스 부재.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 시임의 적어도 일부분은 상기 시임에 인접한 상기 금속 스트립의 일부분에 접착되는 것을 특징으로 하는 호스 부재.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 금속 증기 차단층은 상기 제 1 관형층과 상기 제 2 관형층 중 하나 이상에 접착되는 것을 특징으로 하는 호스 부재.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 금속 스트립은 알루미늄 호일인 것을 특징으로 하는 호스 부재.
  7. 호스를 제조하는 방법에 있어서,
    유체 흐름을 위한 도관을 형성하는 제 1 관형층을 제공하는 단계;
    상기 제 1 관형층을 둘러싸는 하나 이상의 금속 스트립을 갖는 금속 증기 차단층을 형성하는 단계;
    상기 하나 이상의 시임의 대향면을 함께 용접하는 단계; 및
    상기 금속 증기 차단층을 둘러싸는 제 2 관형층을 제공하는 단계;를 포함하며,
    상기 금속 증기 차단층은 상기 호스의 종방향으로 형성되는 하나 이상의 반경방향 외측으로 연장되는 시임을 가지며, 상기 호스는 상기 시임에 인접한 상기 금속 스트립의 일부분 위에서 접히는 호스 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 금속 증기 차단층은 상기 제 1 관형층의 반을 각각 둘러싸는 한 쌍의 금속 스트립과 함께 형성되고,
    각각의 금속 스트립은 한 쌍의 시임을 형성하도록 반대편 에지부를 각각 중첩하는 반대편 에지부를 갖는 것을 특징으로 하는 호스 제조 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 하나 이상의 시임을 초음파 용접하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호스 제조 방법.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 시임에 인접한 상기 금속 스트립에 상기 시임의 적어도 일부분을 접착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호스 제조 방법.
  11. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제 2 관형층의 외측에 브레이드층(braid layer)을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호스 제조 방법.
  12. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제 1 관형층과 상기 제 2 관형층 중 하나 이상에 상기 금속 차단층을 접착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호스 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 접착은 가류 처리(vulcanization)를 포함하는 것을 특징으로 하는 호스 제조 방법.
  14. 제7항 또는 제8항의 방법에 의해 제조된 호스.
  15. 유체를 이송하기 위한 호스 부재에 있어서,
    제 1 관형층;
    상기 제 1 관형층을 둘러싸는 금속 증기 차단층; 및
    상기 금속 증기 차단층을 둘러싸는 제 2 관형층;을 포함하며,
    상기 금속 증기 차단층은 금속 튜브로서 형성되며, 상기 금속 튜브는, 상기 금속 튜브로부터 반경방향 외측에 형성된 하나 이상의 종방향 시임을 가지며, 상기 종방향 시임은 상기 금속 증기 차단층의 대향면이 함께 용접된 상태에서 상기 종방향 시임에 인접한 상기 금속 튜브의 일부분 위에서 접히는 호스 부재.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 금속 증기 차단층은 상기 제 1 관형층의 반을 각각 둘러싸는 한 쌍의 금속 스트립으로 형성되고,
    각각의 금속 스트립은 한 쌍의 시임을 형성하도록 다른 스트립의 반대편 에지부를 각각 중첩하는 반대편 에지부를 갖는 것을 특징으로 하는 호스 부재.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 하나 이상의 시임은 초음파 용접되는 것을 특징으로 하는 호스 부재.
  18. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 시임의 적어도 일부분은 상기 시임에 인접한 상기 금속 스트립의 일부분에 접착되는 것을 특징으로 하는 호스 부재.
  19. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 금속 증기 차단층은 상기 제 1 관형층과 상기 제 2 관형층 중 하나 이상에 접착되는 것을 특징으로 하는 호스 부재.
  20. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 금속 스트립은 알루미늄 호일인 것을 특징으로 하는 호스 부재.
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
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