KR101604153B1 - 고장 검출 능력을 구비한 호스 - Google Patents

고장 검출 능력을 구비한 호스 Download PDF

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Abstract

호스 고장 검출 시스템(10)은 호스 어셈블리(16) 및 고장 검출기(14)를 포함한다. 호스 어셈블리는 제 1 전도 층(22), 제 2 전도 층(26), 및 제 1 및 제 2 전도 층들 사이에 배치되는 중간 층(24)을 포함한다. 제 1 및 제 2 전도 층들(22, 26) 각각은 전기적 특성을 지닌다. 고장 검출기는 호스의 제 1 및 제 2 전도 층들 중 하나의 잠재적인 임박한 고장을 나타내기 위해 전기적 특성에 기초하여 전기적 변화를 검출하도록 구성된다. 고장 검출기는 감지 디바이스, 기록 디바이스 및 디지털 프로세서를 포함한다. 감지 디바이스는 제 1 및 제 2 전도 층들과 전기적으로 연결되어 전기적 특성을 측정한다. 기록 디바이스는 측정된 전기적 특성을 저장하도록 구성된다.

Description

고장 검출 능력을 구비한 호스{HOSE WITH FAULT DETECTION CAPABILITY}
본 출원은 2008년 7월 9일에 제출되고 본원에 전체가 참조로써 통합되어 있는 미국 가출원 61/079,245의 이점을 주정한다.
본 발명은 고장 검출 능력을 구비한 호스에 관한 것이다.
고압 강화 유압 호스는 전형적으로 토공 기계(earth-moving machine)들과 같이, 다양한 유체 동력 동작 기계들에 사용되어, 기계 상에서 이용되거나 또는 기계 내의 유압 회로의 여러 동작 부분들 사이의 유연한(flexible) 연결을 제공한다. 그와 같은 호스들은 와이어 또는 직물과 같은 강화 물질의 실린더형 층들이 내부 튜브 내에서 전개되는 방사형 및 축형 압력들을 포함하도록 동심으로 적용되는 속인 빈 중합 내부 튜브를 포함할 수 있다; 많은 애플리케이션들은 높은 파열 강도(busrt strength) 및 장기간의 피로 저항(fatigue resistance)을 갖는 호스 구조들을 필요로 한다. 종래의 기술을 이용할 때, 호스 설계의 파열 강도는 추가 강화 재료 및/또는 층들을 더함으로써 증가할 수 있으나, 이 실행법은 호스의 유연성에 자체적으로 부정적인 영향을 미치거나 보편적으로 강화 재료의 각각의 층의 인장 강도(tensile strength)를 증가시키기 때문에 일반적으로 고무되지 않으므로, 이는 호스 피로 저항에서는 손해를 보게 된다. 호스 설계의 강인성(robustness)을 결정하기 위해서, 호스 제조자들은 전형적으로 다른 테스트들 중에서, 호스에 대한 임펄스 테스트 및 파열 강도 테스트들을 실행한다. 임펄스 테스트는 호스를 유압에 주기적으로 겪게 함으로써 피로 저항에 대한 호스 설계의 저항을 측정한다. 한편, 파열 강도는 고장이 날 때까지 일정하게 내부 압력을 증가시킴으로써 호스의 궁극적인 강도를 결정하는데 이용되는 파괴 유압 테스트(destructive hydraulic test)이다. 상기 그리고 다른 테스트들을 토대로, 제조자는 호스가 자체의 수명에 도달하여 교체가 필요한 때를 결정하는데 사용될 수 있는 호스 수명을 측정할 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 장치를 제공하기 위한 것이다.
호스 고장 검출 시스템은 호스 및 고장 검출기를 포함한다. 호스는 적어도 하나의 전기적으로 전도되는 특성을 지니는 전도 층을 포함한다. 고장 검출기는 전기적으로 전도 층에 접속되고 호스의 임박한 고장을 알리기 위해 전기적으로 전도되는 특성에 기초하는 전기적 변화를 검출하도록 구성된다.
다른 실시예에서, 호스 고장 검출 시스템은 호스 어셈블리(assembly) 및 고장 검출기를 포함한다. 호스 어셈블리는 제 1 전도 층, 제 2 전도 층, 및 제 1 및 제 2 전도 층들 사이에 배치되는 중간 층을 포함한다. 제 1 및 제 2 전도 층들의 각각의 전기적 특성을 갖는다. 고장 검출기는 호스의 제 1 및 제 2 전도 층들 중 적어도 하나의 잠재적인 임박한 고장을 알리기 위해 전기적 특성에 기초하여 전기적 변화를 검출하도록 구성된다. 고장 검출기는 감지 디바이스, 기록 디바이스 및 디지털 프로세서를 포함한다. 감지 디바이스는 제 1 및 제 2 전도 층들과 전기적으로 연결되어서 전기적 특성을 측정한다. 기록 디바이스는 측정된 전기적 특성을 저장하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 양상에서, 호스 고장 검출 시스템은 호스 어셈블리 및 고장 검출기를 포함한다. 호스 어셈블리는 제 1 전도 층, 제 2 전도 층, 소켓(socket), 및 니플(nipple)을 포함한다. 제 1 및 제 2 전도 층들의 각각은 전도 특성을 갖는다. 소켓은 제 2 전도 층과 전기적으로 연결 상태에 있다. 니플은 제 1 전도 층과 연결 상태에 있다. 고장 검출기는 호스의 제 1 및 제 2 전도 층들 중 적어도 하나의 잠재적인 임박한 고장을 알리기 위해 전기적 특성에 기초하여 전기적 변화를 검출하도록 구성된다. 고장 검출기는 감지 디바이스, 제 1 리드 와이어(lead wire), 및 제 2 리드 와이어를 포함한다. 감지 디바이스는 제 1 및 제 2 전도 층들 사이의 전기적 특성을 측정하도록 구성된다. 제 1 리드 와이어는 감지 디바이스 및 소켓을 전기적으로 상호 접속한다. 제 2 리드 와이어는 센싱 디바이스 및 니플을 전기적으로 상호 접속시킨다.
본 발명의 상기 특성들 및 장점들 및 다른 특성들 및 장점들은 첨부 도면들과 함께 취해질 때 수행하기 위한 가장 양호한 모드들의 다음의 상세한 설명들로부터 용이하게 식별된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의해 고장을 미리 나타냄으로써 상술한 본 발명의 단점들이 해결된다.
이제 예시적인 실시예이며 동일한 요소들에는 동일하게 번호가 매겨진 도면들을 참조하면:
도 1은 고장 검출 시스템을 이용하는 예시적인 호스의 부분 단면도;
도 2는 편조된(braided) 강화 층을 이용하는 예시적인 호스를 도시한 부분적으로 절단 제거된 사시도;
도 3은 나선 와이어 강화 층을 이용하는 예시적인 호스를 도시한, 부분적으로 절단 제거된 사시도;
도 4는 호스의 중간 층 내에서 발생한 고장을 도시한 예시적인 호스의 분해 단면도;
도 5는 강화 층들을 소켓 및 니플에 부착하기 위한 접촉 방식을 도시한 예시적인 호스의 일부의 부분 분해 단면도;
도 6은 고장 검출기를 강화 층들에 연결하기 위한 접속 방식을 도시한 예시적인 호스의 부분 분해 단면도;
도 7은 수정된 소켓 및 니플을 이용한 도 1의 예시적인 호스의 부분 단면도;
도 8은 수정된 소켓 및 니플을 이용한 도 1의 다른 예시적인 호스의 부분 단면도;
도 9는 수정된 소켓 및 니플을 이용한 도 1의 또 다른 예시적인 호스의 부분 단면도; 및
도 10은 도 9의 호스에 키워 맞춘 소켓의 부분의 단면도.
이제 다음 논의 및 또한 도면들을 참조하면, 개시된 시스템들 및 방법들에 대한 예시적인 접근법들이 상세히 설명된다. 도면들이 일부 가능한 접근법들을 나타낼지라도, 도면들은 반드시 축적대로일 필요는 없으며 특정한 피처(feature)들은 과장되거나, 제거되거나, 또는 개시된 디바이스를 더 양호하게 예시하고 설명하도록 부분적으로 절단될 수 있다. 더욱이, 본원에서 진술되는 설명들은 철저하도록 의도되지 않고 그렇지 않으면 청구항들을 도면들에 도시되거나 다음의 상세한 설명들에서 개시되는 정확한 형태들 및 구성들로 제한하거나 한정되도록 의도되지 않는다.
도 1을 참조하면, 호스 어셈블리(12) 및 호스 어셈블리(12)에 전기적으로 연결된 고장 검출기(14)를 포함하는 예시적인 호스 고장 검출 시스템(10)이 도시된다. 호스 어셈블리(12)는 일반적으로 다중-층 구조(18)를 갖는 유연한 호스(16)를 포함한다. 호스 구조는 고무 또는 플라스틱과 같은 중합 재료, 또는 특정한 적용예의 요건들에 따른 다른 재료들로 제조되는 내부 튜브(20)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 전도 특성을 갖는 제 1 전도 층(22)은 내부 튜브(20) 위에 놓이고 중간 층(24)은 제 1 전도 층(22) 위에 놓인다. 적어도 하나의 전기적 특성을 갖는 제 2 전도 층(26)은 중간 층(24) 위에 놓인다. 제 1 및 제 2 전도 층들(22, 26)은 강화 층으로 구성될 수 있다. 외부 커버(28)는 제 2 전도 층(26) 위에 놓일 수 있고, 예를 들어 고무 또는 플라스틱의 압출 성형 층(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
중간 층(24)은 제 1 및 제 3 전도 층들(22, 26)을 서로 전기적으로 적어도 부분적으로 절연하도록 동작한다. 중간 층(24)은 다양한 구조들 중 하나의 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 중간 층(24)은 단일 층의 전기적 저항 재료를 포함할 수 있다. 중간 층(24)은 또한 다중 층들을 포함할 수 있고, 여기서 상기 층들 중 적어도 하나는 전기적 절연 특성들을 나타낸다. 특정 합성 재료들은 또한 중합 재료에 접착된 직조된 직물과 같이, 중간 층(24)에 이용될 수 있다. 다양한 다른 구성들을 갖는 합성 재료들이 또한 이용될 수 있다. 합성 재료들은 또한 다른 재료들과 결합하여 중간 층(24)을 형성하는데 사용될 수 있다.
전도 층들(22, 26)은 일반적으로 호스(16)의 전체 길이로 신장되고 전체 원주를 스팬(span)한다. 이는 일반적으로 전도 층(22, 26)이 또한 강화 층으로 기능을 하는 경우이다. 중간 층(24)은 또한 호스(16)의 전체 길이 및 원주를 넘어서 신장될 수 있다. 그러나, 전도 층들(22, 26)의 적어도 일부는 단지 호스(16) 길이의 일부 및/또는 호스(16) 원주의 일부를 넘어서 신장되는 경우들이 있을 수 있다. 이 경우들에서, 중간 층(24)은 또한 일반적으로 도전 층(22, 26)을 포함하는 호스(16)의 영역을 넘어 신장되도록 구성될 수 있다. 부분적인 중간 층(24)은 호스(16) 내에서 전도 층들(22, 26)을 서로 분리하도록 위치될 수 있다.
또한 도 2 및 3을 참조하면, 제 1 및 제 2 전도 층들(22, 26)은 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같은 전기적 전도 편조 강화 재료(30), 또는 도 3에 도시된 바와 같은 전기적 전도 나선 강화 재료(32)의 교호 층들을 포함할 수 있다. 편조 강화 재료(30)는 단일 층을 포함할 수 있거나 또는 다중 층들을 포함할 수 있다. 2-와이어 나선 강화 배열이 도 3에 도시될지라도, 다른 구성들, 예를 들어 4 및 6-와이어 배열들이 또한 이용될 수 있음이 또한 이해되어야만 한다.
전도 층(22, 26)은 각각 동일한 구조를 가질 수 있거나 각각의 층(22, 26)은 상이하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 전도 층들(22, 26)은 도 2에 도시된 편조 재료를 각각 포함할 수 있거나, 또는 하나의 층은 편조 강화 재료(30)를 포함할 수 있거나 제 2 전도 층(26)은 도 3에 도시된 나선 강화 재료(32)를 포함할 수 있다. 추가적으로, 제 1 및 제 2 전도 층들(22, 26)은 단일 플라이(ply) 또는 다중 플라이들의 강화 재료(22, 26)를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 전도 층들(22, 26)은 선택된 재료가 전기적으로 전도성이 있는 경우라면 금속 와이어, 천연 또는 합성 섬유들 또는 직물들, 및 다른 강화 재료들을 포함할 수 있다. 전도 층들(22, 26)을 기술하는데 사용되는 용어들 "제 1" 및 "제 2"의 사용은 호스 어셈블리(12) 내에 전도 층들(22, 26)의 위치 또는 배치를 제한하거나 그렇지 않으면 진술하도록 의도되지 않는다.
호스 어셈블리(12)는 호스(16)의 내부와 맞물리는 니플(36) 및 호스(16)의 외부면(41)과 맞물리는 소켓(40)을 포함할 수 있다. 니플(36)은 호스(16)의 내부 면(43)과 맞물리는 연장 실린더형 종단 부분(42)을 포함할 수 있다. 도 1 및 5 내지 9에 도시된 실시예들에서, 니플(36)은 호스(16)의 내부 튜브(20)의 내부 면(43)과 맞물리는 것이 인식되어야만 한다. 소켓(40)의 실린더 형상의 종단 부분(44)은 호스(16)의 외부 커버(28)와 맞물릴 수 있다. 소켓(40) 및 니플(36)은 전기적 전도 재료로부터 구성될 수 있다. 소켓(40) 및 니플(36)은 호스(16) 위에 위치되는 소켓(40)의 실린더 형상 종단 부분(44)을 클림핑(crimping)함으로써 호스(16)에 고정될 수 있다. 클림핑 프로세스는 소켓(40)의 실린더 형상 종단 부분(44)을 변형시키므로, 니플(36) 및 소켓(40) 사이에서 호스(16)를 압축한다. 호스(16)와 맞물리는 니플(36) 및 소켓(40)의 부분들은 또한 소켓(40)이 호스(16)와의 맞춤부를 고정하는 것이 보조되도록 클림핑될 때 적어도 부분적으로 상대적으로 더 부드러운 호스 재료로 임베딩(embedding)되는 일련의 세레이션(serration)들(46)을 포함할 수 있다. 세레이션들(46)은 자신들이 내부 튜브(20) 및 외부 커버(28)를 관통하지 않도록 그리고 전도 층들(22, 26)과 접촉하지 않도록 구성될 수 있다.
도 1, 5 및 7을 참조하면, 소켓(40) 및 니플(36)은 또한 호스(16)에 고정되는 것 외에 서로 고정될 수 있다. 소켓(40)은 소켓(40)의 변형된 종단(49) 부근에 위치되는 내부 신장 원주 러그(lug)(48)를 포함할 수 있다. 러그(48)는 니플(36) 내에 형성되는 대응하는 원주 슬롯(52)과 맞물린다. 러그(48)를 갖는 소켓의 변형 가능 종단 부분(49)은 초기에 니플(36)보다 더 크게 형성되어 소켓(40)이 니플(36) 상에서 조립되는 것을 가능하게 한다. 조립 프로세스 동안, 소켓(40)의 변형 가능 종단 부분(49)이 클림핑되고, 이로 인해 소켓(40)이 변형되고 러그(48)에 힘을 가해 니플(36) 내의 대응하는 슬롯(52)과 맞물리도록 한다. 소켓(40)은 러그가 슬롯과 맞물리는 지점에서 소켓(40) 및 니플(36) 사이에 전기적 절연 칼라(collar)(38)를 위치시킴으로써 니플(36)과 전기적으로 절연될 수 있다.
도 1 및 5 내지 9를 참조하면, 너트(54)는 니플(36)에 회전 가능하게 부착될 수 있다. 너트(54)는 호스 어셈블리(12)를 다른 구성요소(도시되지 않음)에 고정하도록 구성된다.
도 1 및 5 내지 7을 참조하면, 제 1 전도 층(22)은 호스(16)의 내부 튜브(20)의 종단을 넘어서 신장하도록 구성될 수 있다. 제 1 전도 층(22)은 니플(36)과 맞물려서 니플(36) 및 제 1 전도 층(22) 사이의 전기적 접속을 발생시킬 수 있다. 유사하게, 도 1, 5 및 7을 참조하면, 제 2 전도 층(26)은 호스(16)의 외부 커버(28)의 종단을 넘어 신장하도록 구성될 수 있다. 제 2 전도 층(26)은 소켓(40)과 맞물려서 소켓(40) 및 제 2 전도 층(26) 사이에 전기적 접속을 발생시킬 수 있다.
도 1 및 도 7을 다시 참조하면, 호스(16)의 종단을 넘어서 신장하는 제 1 및 제 2 전도 층(22, 26)의 부분들이 서로 접촉하지 못하도록 하는 것을 보조하기 위해서, 전기적 절연 스페이서(spacer)(56)가 제 1 및 제 2 전도 층(22, 26)의 노출된 종단들 사이에 위치될 수 있다. 스페이서(56)는 소켓(40)을 니플(36)로부터 전기적으로 절연시키는데 사용되는 칼라(38)의 일부로서 통합 형성될 수 있다. 스페이서(56)는 또한 도 6에 도시되는 바와 같이, 호스 중간 층(24)을 내부 튜브(20) 및 외부 커버(28)의 종단을 넘어 신장시킴으로써 형성될 수 있다. 스페이서(56)는 또한 호스(16)의 칼라(38) 및 중간 층(24)으로부터 이격된, 단독 구성요소로써 구성될 수 있다.
호스 고장 검출 시스템(10)은 호스(16)의 완전성을 모니터링하기 위한 고장 검출기(14)를 포함할 수 있다. 고장 검출기(14)는 고장이 호스(16) 내에서 검출될 때 통신 신호가 생성되도록 구성될 수 있다. 통지 신호는 청각적 및 시각적 신호들뿐만 아니라 다른 유형들의 신호들을 포함할 수 있다. 이는 고장 검출기(14)가 시각적 신호들에 대응하는 시각적 고장 표시자(14A) 및/또는 오디오 신호들에 대응하는 오디오 고장 표시자(14B)를 포함할 수 있음을 의미한다. 게다가, 고장 검출기(14)는 리셋 버튼(15)을 포함할 수 있다.
도 1, 7 및 8을 참조하면, 고장 검출기(14)는 모니터링되는 전기적 특성들, 예를 들어 저항 및 커패시턴스에 따라 다양한 구성들 중 임의의 구성을 가질 수 있다. 예를 들어 고장 검출기(14)는 원하는 전기적 특성을 측정할 수 있는 감지 디바이스(58)를 포함할 수 있다. 감지 디바이스(58)는 소켓(40) 및 니플(36)에 각각 전기적으로 접속되는 제 1 및 제 2 리드 와이어에 의해 제 1 및 제 2 전도 층(22, 26)에 전기적으로 접속될 수 있다. 제 1 및 제 2 전도 층들(22, 26)은 또한 니플(356) 및 소켓(40)에 전기적으로 접속될 수 있으므로, 고장 검출기(14)가 전도 층들(22, 26)의 전기적 특성들을 모니터링할 수 있다. 고장 검출기(14)는 또한 측정된 전기 특성 데이터를 저장하기 위한 기록 디바이스(64)를 포함할 수 있다. 디지털 프로세서(66)는 또한 모니터링된 전기 특성들 및 특정 애플리케이션의 요건들에 기초하여 요구될 수 있는 수신된 전기 특성 데이터의 다양한 계산들 및 조작들을 실행하기 위하여 고장 검출기(14)에 이용될 수 있다.
호스(16) 내의 고장이 존재한다고 결정하기 위한 방법은 전기 저항 및 커패시턴스를 포함하지만 이에 제한되지 않는 제 1 및 제 2 전도 층(22, 26)들 중 적어도 하나의 전기적 특성을 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다. 호스(16) 내에서 발생하는 임박한 고장은 모니터링된 전기적 특성에서의 검출 가능한 변화를 발생시킬 수 있는데, 이 변화는 호스 고장이 이제 발생할 것이라는 것을 표시할 것이다.
호스(16) 고장이 발생할 수 있는 광범위한 메커니즘들이 존재할 수 있다. 유압 호스(16)는 주기적인 압력 변화들을 겪게 되고, 이 변화들로 인해, 전형적인 호스의 완전한 고장 이전에, 계속적인 피로에 의해 야기되는 호스(16) 내의 하나 이상의 층들의 퇴화가 발생할 것이다. 논의를 위해, 유체가 호스(16)로부터 나가도록 하는 호스(16)의 벽 내에 개구가 발생할 때 호스(16)의 완전한 고장이 발생한다. 호스(16) 내에서 발생하는 퇴화를 검출하는 능력은 완전한 고장 이전에 서비스로부터 호스(16)를 제거할 기회를 제공할 것이다.
진행중인 호스(16) 퇴화는 전도 층들(22, 26)의 전기적 특성들의 대응하는 검출 가능한 변화를 발생시킬 것이며, 이 변화는 검출될 때 임박한 완전한 호스(16) 고장에 대해 미리 경고할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시되는 바와 같이, 호스(14)의 중간 층(24)에서 찢어진 곳(68) 또는 제 1 전도 층(22)이 제 2 전도 층(26)과 전기적으로 접속하는 결과를 초래하는 다른 유사한 고장이 발생하는 경우, 이는 결과적으로 고장 검출기(14)에 의해 검출될 수 있는 두 전도 층들(22, 26) 사이의 전기적 저항을 상응하게 감소하도록 할 것이다. 또한 전도 층들(22, 26) 중 하나의 섬유들 또는 와이어들이 마모되기 시작할 수 있는 것이 가능하다. 이는 전도 층(22, 26)이 도 2에 도시된 바와 같은, 편조된 재료로부터 구성되는 경우에 각각의 전도 층(22, 26) 내의 개별 와이어들의 파손을 특징으로 할 것이다. 마모된 와이어들 중 하나 이상은 중간 층(24)을 관통하여 다른 전도 층(22, 26)과 접촉하여, 두 층들 사이의 전기 저항의 상응하는 감소, 즉, "전기 단락"이 초래될 수 있다. 더욱이, 호스(16) 내의 내부 고장을 통하여 호스 층들(20, 22, 24, 26, 28) 중 하나 이상에 들어가는 유체에 의해 발생할 수 있는 호스의 팽창으로 인해 발생할 수 있는 것과 같은, 두 전도 층들(22, 26) 사이의 물리적 관계의 변화는 대응하는 커패시턴스의 변화를 발생시킬 것이다. 모니터링된 전기적 특성의 변화를 검출하자마자, 고장 검출기(14)는 시각 및 청각 신호들로 하여금 호스(16) 내에 고장이 존재한다는 신호를 브로드캐스팅하도록 할 수 있다.
다양한 방법들이 호스(16) 내의 고장의 존재를 결정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 새로 구성되는 호스(16)는 초기 기본 전기적 특성을 가질 수 있다. 이 기본 전기적 특성은 고장 검출기(14)에 프로그램될 수 있거나, 또는 고장 검출기(14)는 초기 측정을 수행하고 기본 전기 특성을 설정하도록 구성될 수 있다. 일단 기본 전기적 특성이 설정되면, 고장 검출기(14)는 연속해서 또는 주기적으로 모니터링되는 전기적 특성에 부합하는 미리 결정된 신호를 송신할 수 있다. 고장 검출기(14)에 의해 수신되는 복귀 신호는 호스의 현재 전기적 특성을 결정하는데 사용될 수 있고, 이 결정된 특성은 기본 전기적 특성에 대비하여 비교될 수 있다. 미리 결정된 크기를 초과하는 변화들은 고장 검출기(14)가 발령된 경보의 원인일 될 수 있는 임박한 호스(16) 고장을 나타낼 수 있다.
현재 측정된 전기 특성을 기본 특성과 비교하는 것 외에, 고장 검출기(14)는 또한 모니터링된 전기적 특성이 특정 값에 도달하거나, 초과하거나 이하로 떨어질 때 임박한 호스 고장 경보를 발령하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 전기 저항을 모니터링할 때, 고장 검출기(14)는 전기 저항이 특정 레벨 이하로 내려갈 때 경보를 발령하도록 구성될 수 있다.
또한 도 6을 참조하면, 고장 검출기(14)의 제 1 및 제 2 리드 와이어들(60, 62)은 소켓(40) 및 니플(36) 보다는 대응하는 전도 층들(22, 26)에 직접적으로 연결될 수 있다. 고장 검출기(14)의 제 1 및 제 2 리드 와이어들(60, 62)은 소켓(40) 내의 각각의 홀(hole)(&))을 통해 라우팅되고 예를 들어 솔더링(soldering) 등에 의해 대응하는 전도 층들(22, 26)에 전기적으로 접속될 수 있다. 전도 층들(22, 26)의 노출된 종단들이 서로 접속하는 것을 방지하기 위해서, 호스 중간 층(24)은 호스 내부 튜브(20) 및 호스 외부 커버(28)의 종단을 넘어서 신장될 수 있다. 제 1 리드 와이어(60)는 내부 층(24) 내의 홀(70)을 통해 또는 중간 층(24)의 종단 부근에서 라우팅됨으로써 제 1 전도 층(22)에 접속될 수 있다. 각각의 리드 와이어(60, 62)는 도 6에 도시되는 바와 같이, 소켓(40) 내의 자기 자신의 개별 홀(70)을 통해 라우팅될 수 있거나, 또는 리드 와이어들(60, 62)은 공통 홀(70)을 통해 라우팅될 수 있다. 제 1 및 제 2 리드 와이어들(60, 62)은 각각의 제 1 및 제 2 전도 층들(22, 26)에 직접적으로 연결될 수 있기 때문에, 소켓(40) 및 니플(36) 사이에 위치되는 칼라(38)를 제거하는 것이 가능할 수 있는데 이는 소켓(40) 및 니플(36)을 전기적으로 절연시킬 필요가 없기 때문이다.
도 7을 참조하면, 소켓(40)은 실린더 형상의 슬리브(sleeve)로 구성될 수 있다. 소켓(40)은 호스(16)의 외부 커버(28)와 도 1에 도시된 소켓(40)과 유사한 방식으로 맞물린다. 소켓(40)은 일반적으로 외부 커버(28)의 종단을 넘어서 신장되지 않는다. 이로 인해 전도 층들(22, 26)로 용이한 액세스가 가능하여 고장 검출기(14) 리드 와이어들(60, 62)이 각각의 전도 층들(22, 26)로 용이하게 접속되도록 할 수 있고, 또한 리드 와이어들(60, 62)의 라우팅을 간소화할 수 있다. 소켓(40)은 호스(16) 위에 놓인 소켓(40)의 일부를 클림핑함으로써 호스(16)에 고정될 수 있다.
도 8을 참조하면, 소켓(40)은 제 1 및 제 2 소켓 부재(40A, 40B)로 구성될 수 있다. 소켓 부재들(40A, 40B) 중 하나는 제 1 전도 층(22)과 전기적으로 맞물리고 다른 소켓 부재(40B)는 제 2 전도 층(26)과 전기적으로 맞물린다. 호스 어셈블리(12)는 또한 호스(16)의 내부와 맞물리는 니플(36)을 포함할 수 있다. 니플(36)은 호스(16)의 내부 튜브(20)와 맞물리는 연장된 실린더 종단 부분(42)을 포함할 수 있다.
도 8을 계속해서 참조하면, 소켓 부분은 제 1 전도 층(22)과 전기적 그리고 기계적으로 맞물리는 제 1 소켓 부재(40A)를 포함할 수 있다. 제 1 소켓 부재(40A)는 전기적 전도 층으로부터 구성될 수 있다. 제 1 소켓 부재(40A) 및 니플(36)은 호스(16)의 제 1 전도 층 위에 놓인 제 1 소켓 부재(40A)의 변형 가능 종단 부분(49)을 클림핑함으로써 호스(16)에 고정될 수 있다. 클림핑 프로세스는 제 1 소켓 부재(40A)의 변형 가능 종단 부분(49)을 변형함으로써 니플(36) 및 제 1 소켓 부재(40A) 사이의 호스(16)의 내부 튜브(20) 및 제 1 전도 층(22)을 압축한다. 호스(16)와 맞물리는 니플(36) 및 제 1 소켓 부재(40A)의 부분들은 제 1 소켓 부재(40A)가 호스(16)에 맞춤부(34)를 고정하는데 보조하도록 클림핑될 때 적어도 부분적으로 상대적으로 부드러운 호스 재료로 임베딩되는 일련의 세레이션들을 포함할 수 있다. 제 1 소켓 부재(40A)는 제 2 전도 층(26)에 전기적으로 결합될 수 없다. 고장 검출기(14)의 제 1 리드 와이어(60)는 제 1 소켓 부재(40A)에 전기적으로 접속될 수 있다.
도 8을 다시 참조하면, 제 1 소켓 부재(40A) 및 니플(36)은 호스(16)에 고정되는 것 외에 서로 고정될 수 있다. 제 1 소켓 부재(40A)는 호스의 종단에 인접한, 제 1 소켓 부재(40A)의 변형 가능 종단 부분(49) 부근에 위치되는 내부로 신장되는 원주 러그(48)를 포함할 수 있다. 러그(48)는 니플(36) 내에 형성되는 대응하는 외주 슬롯(52)과 맞물린다. 러그(48)를 갖는 제 1 소켓 부재(40A)의 변형 가능 종단 부분(49)은 초기에 니플(36)보다 더 크게 형성되어 제 1 소켓 부재(40A)가 니플(36) 상에서 조립될 수 있도록 할 수 있다. 조립 프로세스 중에 제 1 소켓 부재(40A)의 변형 가능 종단 부분(49)이 클림핑되고, 이는 제 1 소켓 부재(40A)를 변형시키고 러그(48)에 힘을 가해 니플(36) 내의 대응하는 슬롯(52)과 맞물리도록 한다.
니플(36)이 호스의 제 2 전도 층(26)과 전기적으로 접속되지 않기 때문에 제 1 소켓 부재(40A)로부터 전기적으로 절연되어야 할 필요가 없다. 그러나, 특정한 경우들에서 다양한 이유들, 예를 들어 제 1 소켓 부재(40A)를 니플(36)에 용이하게 접속시키기 위해 제 1 소켓 부재(40A)의 러그(48) 및 니플(36) 사이의 칼라(38)를 위치시키는 것이 바람직할 수 있다. 칼라(38)는 특정 애플리케이션의 요건들에 따라 다양한 재료들 중 임의의 재료로부터 제조될 수 있다. 칼라(38)는 자체가 그러할지라도 전기적으로 절연일 필요는 없다.
도 8을 다시 참조하면, 소켓(40) 부분은 또한 제 2 전도 층(26)과 기계적 그리고 전기적으로 맞물리는 제 2 소켓 부재(40B)를 포함할 수 있다. 제 2 소켓 부재(40B)는 전기적 전도 재료로부터 구성될 수 있다. 제 2 소켓 부재(40B)는 제 1 소켓 부재(40A)가 제 1 전도 층(22)과 맞물리는 것과 유사한 방식으로 호스(16)의 제 2 전도 층(26)과 맞물리는 일반적 실린더 형상 슬리브로 구성될 수 있다. 제 2 소켓 부재(40B)는 제 2 전도 층(26) 위에 놓인 소켓(40)의 일부를 클림핑함으로써 호스(16)에 고정될 수 있어서, 제 2 소켓 부재(40B) 및 니플(36) 사이에 내부 튜브(20), 제 1 전도 층(22), 중간 층(24), 및 제 2 전도 층(26)을 고정한다. 제 2 소켓 부재(40B)는 제 1 전도 층(22)에 전기적으로 연결될 수 있다. 고장 검출기(14)의 제 2 리드 와이어(62)는 제 2 소켓 부재(40B)에 전기적으로 접속될 수 있다.
도 9 및 10을 참조하면, 호스(16)와 맞물리는 소켓(40)의 내부 부분에는 일반적 원뿔 형상 영역(72)이 제공될 수 있고, 여기서 소켓(40)의 내부 지름(D)은 소켓(40)의 종단으로부터 시작하여 내부로 진행하면서 테이퍼링(tapering)된다. 테이퍼(74)는 호스(16)가 소켓(40)을 벗어나는 지점에서 호스(16) 내에서 발생하는 응력 집중을 최소화하는 동작을 한다. 테이퍼(74)는 소켓(40)이 니플(36) 상에 클림핑될 때 호스(16)에 인가되는 압축력들이 점차 증가하도록 한다. 예를 들어, 도 10에서의 소켓(40)의 영역(A)에는 일반적 원뿔형 테이퍼(74)가 제공될 수 있고, 반면에 영역(B)은 일반적으로 일정한 직경(D)을 가질 수 있다. 소켓(40)이 호스(16)에 부착되고 니플(36)에 클림핑될 때, 호스(16)에 인가되는 압축력들은 일반적으로 소켓(40)의 종단에서 시작하여 내부로 이동하면서, 영역(A)에 걸쳐 점진적으로 증가할 것이다. 압축력들은 영역 B 내에서 최대에 도달할 가능성이 있을 것이다. 만일 테이퍼(74)가 없다면, 예를 들어, 영역들(A 및 B)이 점진적으로 동일한 직경(D)을 가지는 경우에, 호스(16) 내의 응력들은 훨씬 더 신속하게 증가할 것이고, 이는 역으로 호스의 내구성에 영향을 미칠 수 있다. 원뿔 형상 영역(72)의 테이퍼(74)는 소켓(40)에 의해 호스(16) 상에 가해지는 압축력의 보다 점진적인 증가를 가능하게 함으로써 이를 최소화하는데 도움을 줄 수 있다.
상술한 장치들은 단지 가능한 구성들 중 설명을 위한 예들이다. 고장 검출 시스템(10)의 장치뿐만 아니라 유압 호스(16) 및 부품들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 개별 컴포넌트들의 구성은 청구된 디바이스의 범위를 벗어나지 않고 상이한 구성들을 가질 수 있다. 더욱이, 상기 예들이 유압 호스(16)에 초점을 맞췄을지라도, 본원에서 기술되는 디바이스는 유체 또는 가스를 운반하도록 구성되는 임의의 호스로서 이용될 수 있다.
본원에 기술되는 프로세스들, 시스템들, 방법들 등과 관련하여, 그와 같은 프로세스 등의 단계들이 특정 순서의 시퀀스에 따라 발생하는 것으로 기술되었들지라도, 그와 같은 프로세스들은 본원에 기술되는 순서와는 다른 순서로 기술되어 실행되는 단계들에 의해 실행될 수 있음이 이해되어야 한다. 특정 단계들은 동시에 실행될 수 있거나, 다른 단계들이 추가되거나, 또는 본원에 기술되는 특정 단계들이 생략될 수 있음이 더 이해되어야 한다. 즉, 본원에서의 프로세스의 설명들은 특정한 특성들을 설명하기 위해서 제공되므로, 결코 청구항들의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
상기 설명은 예시적인 것으로 의도되고 제한적인 것으로 의도되지 않음이 이해되어야 한다. 제공된 예들 외의 많은 장치들 및 애플리케이션들은 상기 설명을 판독하면 당업자에게 명백할 것이다. 개시된 시스템들 및 프로세스들의 범위는 상기 설명을 참조해서 결정되지 않고, 대신에 첨부된 청구항들 및 그와 같은 청구항들이 권리를 부여하는 등가물들의 완전한 범위와 함께 참조해서 결정되어야만 한다. 미래의 개발들이 본원에서 논의되는 업계에서 일어하고, 개시된 시스템들 및 방법들이 그와 같은 미래의 실시예들에 통합될 것임이 예측되고 의도된다. 요약하면, 본원에 개시되는 시스템 및 프로세스들은 변형 및 수정이 가능하고 다음의 청구항들에 의해서만 제한되는 것이 이해되어야 한다.

Claims (13)

  1. 호스 고장 검출 시스템으로서,
    내부 튜브; 전기적 전도 특성을 갖고, 상기 내부 튜브 위에 놓인 제 1 전도 층; 전기적 전도 특성을 갖고, 상기 제 1 전도 층을 둘러싸는 제 2 전도 층; 상기 제 2 전도 층을 둘러싸는 외부 커버를 포함하는 호스;
    상기 내부 튜브를 완전히 관통하지 않고 니플을 상기 호스에 고정하기 위해 상기 내부 튜브와 맞물리는 다수의 세레이션(serration)을 포함하는 니플로서, 상기 니플의 상기 다수의 세레이션은 상기 제 1 전도 층과 접촉하지 않는 상기 니플;
    상기 외부 커버를 완전히 관통하지 않고 소켓을 상기 호스에 고정하기 위해 상기 외부 커버와 맞물리는 다수의 세레이션을 포함하는 소켓으로서, 상기 소켓의 상기 다수의 세레이션은 상기 제 2 전도 층과 접촉하지 않는 상기 소켓; 및
    상기 제 1 전도 층 및 상기 제 2 전도 층 중 적어도 하나에 전기적으로 접속되고, 상기 호스의 잠재적인 임박한 고장을 식별하기 위해 상기 전기적 전도 특성에 기초하여 전기적 변화를 검출하기 위해 구성되는 고장 검출기
    를 포함하는 호스 고장 검출 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 전도 층은 전기적 전도 재료를 포함하는 호스 고장 검출 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 호스는 상기 제 1 전도 층과 상기 제 2 전도 층 사이에 배치된 중간 층을 더 포함하는 호스 고장 검출 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 중간 층은 상기 제 2 전도 층으로부터 상기 제 1 전도 층을 전기적으로 절연하도록 구성되는 호스 고장 검출 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 전도 층 및 상기 제 2 전도 층 중 적어도 하나에 전기적으로 접속되는 소켓을 더 포함하고, 상기 고장 검출기는 상기 소켓에 전기적으로 연결되는 호스 고장 검출 시스템.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 니플은 상기 제 1 전도 층 및 상기 제 2 전도 층 중 적어도 하나에 전기적으로 연결되고, 상기 고장 검출기는 상기 니플에 전기적으로 연결되는 호스 고장 검출 시스템.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 고장 검출기 및 상기 제 1 전도 층을 전기적으로 상호 연결하는 제 1 리드 와이어(lead wire)와, 상기 고장 검출기 및 상기 제 2 전도 층을 전기적으로 상호 연결하는 제 2 리드 와이어를 더 포함하는 호스 고장 검출 시스템.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 고장 검출기는 상기 소켓 및 상기 니플에 전기적으로 연결되는 호스 고장 검출 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 소켓과 상기 니플 사이에 배치되는 칼라(collar)를 더 포함하고, 상기 칼라는 상기 니플로부터 상기 소켓을 전기적으로 절연하도록 구성되는 호스 고장 검출 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 칼라는 상기 제 1 전도 층 및 상기 제 2 전도 층의 각각의 부분 사이에 배치되는 스페이서(spacer)를 더 포함하고, 상기 스페이서는 상기 제 2 전도 층으로부터 상기 제 1 전도 층을 전기적으로 절연하도록 구성되는 호스 고장 검출 시스템.
  11. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 전도 층 및 상기 제 2 전도 층 중 적어도 하나는 전기적 전도 편조(braided) 강화 재료를 포함하는 호스 고장 검출 시스템.
  12. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 전도 층 및 상기 제 2 전도 층 중 적어도 하나는 전기적 전도 나선 강화 재료를 포함하는 호스 고장 검출 시스템.
  13. 삭제
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