KR102134824B1 - 파이프의 조립 - Google Patents

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KR102134824B1
KR102134824B1 KR1020197014151A KR20197014151A KR102134824B1 KR 102134824 B1 KR102134824 B1 KR 102134824B1 KR 1020197014151 A KR1020197014151 A KR 1020197014151A KR 20197014151 A KR20197014151 A KR 20197014151A KR 102134824 B1 KR102134824 B1 KR 102134824B1
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tubular
elongated hollow
hollow structure
inner portion
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닐 데릭 브레이 그라함
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롱 파이프스 피티와이 리미티드
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Abstract

파이프(10)와 같은 신장된 중공 구조물과 이러한 신장된 중공 구조물을 조립하는 방법. 상기 파이프(10)은 방사상 내측부(11)과 방사상 외측부(13)을 포함하며, 상기 두 부분은 합쳐져서 통합 튜브형 벽 구조물을 제공하는 것으로서, 상기 방법이: 내측부 튜브(21) 형태로 상기 방사상 내측부를 제공한다. 상기 내측부 튜브(21) 주위에 상기 방사상 외측부(13)를 조립하는 단계를 포함한다. 상기 외측부 (13)는 유연성 외측부 케이싱부(31)에 의해 둘러싸인 섬유 보강 복합재 구조의 외측부 튜브(30)을 포함한다. 상기 내측부 튜브(21)은 팽창되어 상기 외측부(13)에 형태와 모양을 제공한다.

Description

파이프의 조립{CONSTRUCTION OF PIPES}
본 발명은, 특히 튜브형 구조물을 포함하는 복합재 구조의 신장된 중공 구조물(elongate hollow structures)에 관한 것이다.
본 발명은 특히 파이프 형태의 튜브형 구조물의 조립과 관련하여 고안되었으나, 또한 튜브형 부재, 예를 들어, 배관 및 튜브, 튜브형 구조 부재, 예를 들어, 샤프트(shaft), 보(beam) 및 기둥(column) 및 복합재 구조의 그 밖의 튜브형 부재를 포함하는 그 밖의 신장된 중공 부재의 조립에 적용될 수 있다.
배경기술에 대한 하기 논의는 단지 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이다. 이러한 논의는, 언급된 재료의 어느것이 본 출원 우선일에 통상적인 일반 상식의 일부이거나 또는 일부이었다는 것을 인정하거나 시인하는 것이 아니다.
섬유-보강 플라스틱 복합체를 이용하여 파이프를 조립하는 것은 공지되어 있다. 전형적으로 이러한 파이프는, 섬유 재료 (예를 들어, 유리 섬유)의 필라멘트의 로빙(roving)이 열경화성 수지 또는 열가소성 복합체로 함침되고, 맨드릴(mandrel) 앞 및 뒤를 권취하여, 복합재 구조의 파이프 벽 구조물을 형성시키는 과정에 의해 조립된다.
또한, 파이프를 경화시킨 다음 파이프가 스풀(spool) 상에 권취되고 가열 주형을 통해 연신되는 보강 섬유의 습윤체(wet body)가 도입되는 풀트루전(pultrusion)에 의해 연속 파이프를 제조하기 위한 시도가 계속되어 왔다. 이러한 방식으로 조립되는 파이프는 전형적으로 직경은 약 100mm, 길이는 약 1 km로 제한된다.
전형적으로 이러한 파이프는 후프(hoop) 응력과 축 응력 모두를 갖는 것이 요구되고, 이러한 조립은 파이프에 요구되는 후프 응력과 축 응력 특성 사이에 절충할 수 있다. 후프 강도는 파이프 축에 대해 약 90°각도로 보강 필라멘트를 권취함으로써 최적화될 수 있다. 축 강도는 파이프 축에 근접한 각도로 보강 필라멘트를 권취함으로써 최적화될 수 있다.
이러한 방식으로 조립될 수 있는 파이프의 길이는, 운반 가능한 파이프의 롤 또는 맨드릴의 길이에 영향을 받는다. 따라서,, 상기 조립 과정은, 액체 및 가스의 운송 네트워크를 형성하기 위한 긴 파이프의 조립; 즉, 이용가능한 맨드릴 보다 훨씬 긴 파이프의 조립 및 또한, 아마도 수백 내지 수천 킬로미터 떨어진 원거리의 두 지점 사이에 연속적으로 연장되는 파이프라인을 설치하기 위한 길이의 파이프의 조립에는 적당하지 않다.
파이프라인이 연속적으로 조립되는 파이프를 이용하여 조립되는 방식; 즉, 파이프라인의 구조적 통합시 비교적 약한 구성 부위인 연결부에서 하나 하나 연결되는 일련의 파이프 부분으로 구성되지 않는 방식이 유리할 수 있다.
이러한 배경 및 이와 관련 문제 및 난제를 해결하기 위해 본 발명이 개발되었다.
발명의 설명
본 발명의 첫 번째 측면에 따르면, 방사상 내측부와 방사상 외측부를 포함하며, 상기 두 부분이 함께 합쳐져서 일체화된 튜브형 벽 구조물을 갖는, 신장된 중공 구조물을 조립하는 방법이 제공됩니다. 상기 방법은:
상기 방사상 내측부를 제공하는 단계;
상기 방사상 내측부 둘레에 상기 방사상 외측부를 조립하는 단계; 및
상기 내측부를 팽창시키는 단계를 포함하고,
여기서 상기 외측부는 유연성 외측부 케이싱부(casing)로 둘러싸인 섬유 보강 복합재 구조의 외측부 튜브를 포함하고, 상기 내측부는 신장된 튜브의 단부에서 상기 내측부 내로 팽창 유체를 주입함으로써 팽창되고, 상기 신장된 구조물은 상기 팽창 유체가 주입되는 단부에서 먼 위치에서 압축되어 팽창 유체가 상기 단부에서 먼 위치를 통과하지 못합니다.
바람직하게는 상기 신장된 중공 구조물은 압축 장치를 통과하며, 상기 압축 장치가 그 안에서 상기 신장된 중공 구조물을 압축하여 팽창 유체가 상기 단부에서 먼 위치를 통과하지 못한다.
바람직하게는 상기 신장된 중공 구조물은 압축 장치를 통과하며, 상기 압축 장치는 상기 신장된 중공 구조물이 조립되는 속도를 조절하게 작용한다.
바람직하게는 상기 압축 장치는 상기 신장된 중공 구조물의 연속적인 조립이 용이하도록 상기 신장된 중공 구조물에 견인력을 인가한다.
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바람직하게는 섬유 보강 복합재 구조의 외측부 튜브는 보강재 및 결합재(binder)를 포함한다.
상기 보강재는 하나 또는 그 이상의 보강 직물 층을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 각 층은 방사상 내측부 둘레에 배치되는 튜브형 층으로 구성된다. 바람직하게는, 복수의 튜브형 층은 하나가 다른 하나의 둘레에 배치되고, 내측부 튜브 둘레에 배치된다.
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바람직하게는, 상기 내측부는, 그의 한 면에 결합된 섬유 층을 갖는 내측부 라이너(liner)를 포함하는 내측부 튜브를 포함하며 여기서 상기 보강 직물을 함침시키는 결합재는 또한 상기 섬유 층을 함침시켜서, 내측부와 외측부를 일체화시킨다.
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바람직하게는, 상기 유연성 외측부 케이싱부는 보강재의 방사상 팽창을 저지하여 방사상 압축을 받게 하는 작용을 한다.
바람직하게는, 상기 보강재는 팽창된 내측부와 유연성 외측부 케이싱부 사이의 공간에 실장(confine)됨으로써, 방사상으로 팽창하는 내측부가 유연성 외측부 케이싱부와 함께 작용하여 상기 공간의 부피가 연속적으로 감소되도록 하여 공간 내부의 공기의 배출을 유발한다.
바람직하게는, 외측부 케이싱부 및 다양한 보강 직물 튜브형 층은 공기 배출을 용이하게 하도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 유연성 외측부 케이싱부는, 보강 직물 튜브형 층의 방사상 팽창을 용이하게 저지하도록 약간의 레질리언스(resilience)를 갖는다.
바람직하게는, 유연성 외측부 케이싱부는 내측부 튜브보다 레질리언스가 낮다.
바람직하게는, 유연성 외측부 케이싱부는 결합재가 보강재를 연속적으로 습윤하는 속도의 조절을 향상시키기 위해 탄성을 가진다.
바람직하게는, 상기 신장된 중공 구조물은 파이프이다.
바람직하게는, 파이프는 연속적으로 조립되며, 유연성 벽 구조물의 경화 이전에 제 위치에 연속적으로 설치되며, 유연성 벽 구조물은 파이프가 일단 설치된 위치에서 경화된다.
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본 발명은, 하기 첨부 도면에 도시되는 바와 같은 수개의 구체적 실시형태에 대한 하기 기술을 참조하여 더욱 잘 이해될 것이다:
도 1은 조립 중에 제1 실시형태에 따른 파이프의 개략도이다;
도 2는 도 1에 도시된 파이프의 개략적 횡단면 개략도이다;
도 3은 파이프 부품의 개략적 일부 측면도이다;
도 4는 파이프의 내측부의 개략적 횡단면도이다;
도 5는 파이프 외측부의 조립에 사용되는 4축 섬유 배향을 특징으로 하는 보강 섬유가 도입된 보강 직물의 개략도이다;
도 6은, 파이프 외측부의 조립에 사용되고 도 5에 도입된 보강 직물로 형성되는 보강 직물 튜브형 층의 개략적 횡단면도이며, 여기서 튜브형 층은 일부 조립 상태로 도시된다.
도 7은 튜브형 층이 조립된 상태로 도시되는 것을 제외하고, 도 6과 유사한 도면이다;
도 8은, 튜브형 구조물이 방사상 팽창(팽창) 상태로 도시되며, 제1 실시형태에 따른 파이프가 조립되는, 조립 튜브형 구조물의 개략적 횡단면도이다;
도 9는 조립 튜브형 구조물 내 공간으로부터 공기를 배출시키기 위한 자재를 도시하는 것을 제외하고 도 8과 유사한 도면이다;
도 10은 또한, 튜브형 구조물이 붕괴된(비팽창) 상태에 도시되는 것을 제외하고, 도 8과 유사한 도면이다;
도 11은, 내측부 튜브가 납작해진 상태로 붕괴된 채로 도시되는 것으로서, 조립 튜브형 구조물의 내측부 튜브 형성부의 개략적 횡단면도이다;
도 12는, 튜브형 구조물이, 내측부 튜브가 상이한 접기 패턴을 사용하여 붕괴된 채로 도시되는 것으로서, 제1 실시형태에 따른 파이프가 조립되는 것인, 조립 튜브형 구조물의 개략적 횡단면도이다;
도 13은, 내측부 튜브가 붕괴된 상태로 도시되는 것으로서, 도 12에 도시된 조립 튜브형 구조물의 내측부 튜브 형성부의 개략적 횡단면도이다;
도 14는, 내측부 튜브가 부분적으로 납작해진 상태로 도시되는 것을 제외하고, 도 13과 유사한 도면이다;
도 15는, 내측부 튜브가 완전히 납작해진 상태로 도시되는 것을 제외하고, 도 13과 유사한 도면이다;
도 16은, 도 7에 도시된 튜브형 층을 조립하기 위한 조립 시스템의 개략적 투시도이다;
도 17은, 제1 (납작한) 상태에서 제2 (튜브형) 상태로의 전환을 통해 도 5에 도시된 바와 같은 보강 직물의 스트립을 연속적으로 이동시키는 가이드 시스템의 개략적 투시도이다;
도 18은, 스트립이 제2 (튜브형) 상태로 유지되도록 하기 위해, 함께 이음부를 완성시키는 보강 직물 스트립의 겹침 모서리부를 고정하기 위한 결합 시스템의 개략적 투시도이다;
도 19는 파이프 조립 라인의 개략도이고 도 19a 및 도 19b의 두 부분으로 도시된다;
도 20은, 말단부 부품이 말단부에 설치된 것으로서, 그의 조립 도중 파이프의 한쪽 말단부의 개략적 단면도이다;
도 21은, 말단부 부품이 말단부에 설치되는 것으로서, 그의 조립 도중 파이프의 다른 한쪽 말단부의 개략적 측면도이다;
도 22는, 관련 프로파일 형성 시스템과 같이, 도 21에 도시된 파이프 말단부의 개략적 단면도이다;
도 23은, 제2 실시형태에 따른 파이프의 조립 라인의 개략도이고 도 23a 및 도 23b의 두 부분으로 도시된다;
도 24는 도 23의 조립 라인 일부의 부분도이다;
도 25는 도 23b의 라인 25-25의 횡단면도이다;
도 26은 도 23b의 라인 26-26의 횡단면도이다;
도 27은 도 23b의 라인 27-27의 횡단면도이다;
도 28은 도 23b의 라인 28-28의 횡단면도이다;
도 29는 도 23b의 라인 29-29의 횡단면도이다;
도 30은 도 23b의 라인 30-30의 횡단면도이다;
도 31은 도 23b의 라인 31-31의 횡단면도이다;
도 32는 제3 실시형태에 따른 파이프의 조립 라인의 개략도이다;
도 33은, 조립 튜브 구조물 및 그 주위의 외측부 케이싱부를 핀칭(pinching)하기 위한 부재 세트를 도시하는 것으로서, 도 32의 조립 라인 일부에 대한 개략도이다;
도 34는 도 32의 조립 라인 일부에 대한 부분도이다.
도 35는 도 34의 라인 35-35의 횡단면도이다;
도 36은 도 34의 라인 36-36의 횡단면도이다;
도 37은 도 34의 라인 37-37의 횡단면도이다;
도 38은 도 34의 라인 38-38의 횡단면도이다;
도 39는 도 34의 라인 39-39의 횡단면도이다;
도 40은 도 34의 라인 40-40의 횡단면도이다;
도 41은, 수지 결합재에 완전히 투입되기 직전 상태를 예시한 것으로서, 조립 튜브 구조물 및 그 주위의 외측부 케이싱부의 개략적 횡단면도이다;
도 42는 수지 결합재에 완전히 투입된 상태를 예시하는 것을 제외하고 도 41과 유사한 도면이다;
도 43은 도 30에 도시된 배열의 부분 횡단면도이다;
도 44는 제4 실시형태에 따른 파이프의 조립 라인 일부의 개략도이다;
도 45는 제5 실시형태에 따른 파이프의 조립 라인 일부의 개략도이다;
도 46은, 파이프의 조립에 사용되는 보강재가 비교적 빠르게 습윤(wet-out)되는 것을 용이하기 하는 장치로서, 도 45에 도시된 조립 라인에 사용되는 장치의 개략적 투시도이다;
도 47은 도 46에 도시된 장치에 사용되는 롤러 어레이(roller array)의 정면도이다;
도 48은, 도 46에 도시된 장치에 의한 연동 압축 작용과 유사하게 조작되는 파이프의 조립 중의 조립 튜브형 구조물을 도시하는 부분 개략도이다;
도 49는, 제6 실시형태에 따른 파이프의 일부분을 도시하는 부분 측면도로서, 상기 부품이 일자형 부분(straight section)으로 구성된다;
도 50은, 제6 실시형태에 따른 파이프의 추가 부분을 도시하는 부분 측면도로서, 상기 부분이 밴드(bend)부로 구성된다;
도 51은, 제6 실시형태에 따른 파이프의 추가 부품을 도시하는 부분 측면도로서, 상기 부분이 추가의 밴드부로 구성된다;
도 52는, 추가 밴드부로서 형성되는 밴딩 전의 도 51에 도시된 파이프의 추가 부분을 도시하는 부분 측면도이다;
도 53은 제7 실시형태에 따른 파이프의 조립 라인 일부의 개략도이다.
도면의 도 1 내지 도 22와 관련하여, 본 발명의 제1 실시형태는, 파이프 10으로 구성된 튜브형 부재 형태에서의 신장된 중공 구조물 및 파이프를 연속적으로 조립하는 방법에 관한 것이다.
파이프 10은, 방사상 내측부 11 및 방사상 외측부 13을 포함하며, 상기 두 부분 11, 13은 함께 합쳐져서 통합 튜브형 벽 구조물을 제공하는 복합 구조다. 예시된 배열에서, 외측부 13은, 지오텍스타일포(geotextile cloth) 의류와 같은 임의의 적절한 재료의 최외각 스킨 18에 의해 포함되는 시멘트 또는 콘크리트와 같은 경화성 복합체 16을 포함하는 보호 시스(sheath) 14 내에 넣어진다. 보호 시스 14는, 설치된 상태에서 노출될 수 있는 압축 로딩에 대해 파이프 10을 보호하기 위한 것이다.
내측부 11은, 그의 한 면에 결합된 수지 흡착층 17을 갖는 내측부 라이너 15를 포함한다. 내부 라이너 15의 다른 면은 파이프 10의 내부표면 19로 정의된다. 전형적으로, 내부 라이너 15는 내부표면 19에서 고광택 표면이다. 내측부 내부 라이너 15는, 예를 들어, 바람직하게는 공기에 불투과성이고 또한 파이프 10 내에서 운반되는 유체와 양립할 수 있는 것으로서, 폴리우레탄, 폴리에틸렌 또는 임의의 다른 레질리언스 유연 재료를 포함할 수 있다. 수지 흡착 층 17은, 예를 들어, 펠트(felt) 또는 플록(flock)을 포함할 수 있다.
도 4에서 잘 도시되어 있는 바와 같이, 내측부 11은, 종측면을 형성하는 모서리부 25를 갖는 세로 방향 스트립 23으로부터 형성되는 내측부 튜브 21로 구성된다. 스트립 23은 튜브형 구조물로 세로 방향으로 말려서 내측부 튜브 21을 제공하며, 접해 있는 세로 방향 모서리부 25는 맞대기(butt) 이음부 26을 제공한다. 내측부 이음부 스트립 27은 내측부 튜브 21의 내측부 면에 적용되고, 외측부 이음부 스트립 28은 내측부 튜브 21 바깥쪽에 적용되며, 상기 두 개의 이음부 스트립 27, 28은 맞대기 이음부 26을 브리징(bridging) 시키고, 접해 있는 종측면을 형성하는 모서리부 25 사이에 연속적인 유체 밀연(tight connection)을 제공한다. 도 4에서, 이음부 스트립 27, 28이 명확하도록 맞대기 이음부 26과 간격을 두고 도시되지만 실제로는 맞대기 이음부와 접해 있다.
내측부 튜브 21은 하기에서 설명되는 바와 같이, 팽창 공동(inflation cavity) 29를 갖는 팽창성 주머니 24로 정의된다.
외측부 13은, 유연성 외측부 케이싱부 31에 의해 둘러싸여 있는 섬유 보강 복합재 구조의 외측부 튜브 30로 구성된다. 더욱 특히, 외측부 튜브 30은 수지 결합재에 함침된 보강재 32를 포함한다. 유연성 외측부 케이싱부 31은 하기에서 더욱 상세하고 간결하게 기술되는 바와 같이, 결합재를 포함하는 튜브 30 주위에 설치된다. 유연성 외측부 케이싱부 31은, 예를 들어, 폴리에틸렌을 포함하는 임의의 적절한 재료로 이루어질 수 있다. 외측부 케이싱부 31은 원위치에 남겨질 수 있고, 따라서, 튜브형 구조물의 통합부를 형성하거나 또는 목적 달성 후 제거될 수 있다.
외측부 케이싱부 31은 그의 한 면에 결합된 섬유 층 및 폴리에틸렌의 외측부 층을 포함하고, 이러한 배열에서는, 섬유 층이 보강재 32와 맞대하게 된다. 상기 섬유 층은 통기 층을 제공하고 또한 따라서, 조립물의 통합을 위해 수지 결합재로 함침된다.
수지 결합재를 제공하는 수지 재료는 임의의 적절한 유형일 수 있다; 특히 적절한 수지 재료는, 열경화성 수지, 예를 들어, 에폭시 비닐 에스테르 또는 그 밖의 적절한 수지 및 열가소성 수지 시스템을 포함한다.
보강재 32는 하나 또는 그 이상의 보강 직물 34 층을 포함하고(도 5에 도시됨) 각 층은 내측부 튜브 21 주위에 배치되는 튜브형 층 35(도 7에 도시됨)로 구성된다. 이러한 실시형태에는, 서로 맞대어 배치되는 각각의 튜브형 층 35로 구성되는 수개의 층 33이 있다(따라서 또한 상기에서 언급한 바와 같이 내측부 튜브 21 주위에 배치됨). 인접 직물 층 33은 임의의 적절한 방법, 예를 들어, 핫 용접 화학 결합 및/또는 기계적 고정, 예를 들어, 스티칭(stitching) 또는 스테이플링(stapling)에 의해 일체로 결합될 수 있다.
보강 직물 34는, 도 5에 도시된 바와 같이, 4축 섬유 배향을 특징으로 하는 보강 섬유가 도입된 보강 직물을 포함한다. 상기 보강 섬유는, 축 방향 섬유 36a (파이프 축에 가까운 각도, 도 3에서 라인 37로 표시됨), 가로 방향 섬유 36b(파이프 축에 대해 90 도에 가까운 각도) 및 각 방향 섬유 36c(파이프 축에 대해 45 도에 가까운 각도)를 포함한다. 상기 보강 섬유는 유리 섬유를 포함할 수 있다. 상기 4축 섬유 배향은 파이프에 필요한 후프 응력 및 축 응력 특성을 제공한다.
각각의 보강 직물 튜브형 층 35는, 이음부 44에서 함께 겹쳐져서 튜브형 층 35를 형성하는 것으로서, 세로 방향 모서리부 43을 갖는 보강 직물 재료의 스트립 41로부터 조립된다. 겹침 모서리부 43은 튜브형 형태를 유지하기 위한 임의의 적절한 방식으로 함께 고정된다. 이러한 실시형태에서, 겹침 모서리부 43은 핫 멜트 접착제를 사용한 핫 멜트 용접에 의해 함께 고정된다. 도 6에서, 겹침 모서리부 43은 명확한 설명을 위해 간격을 두고 도시되지만, 도 7에 도시된 바와 같이, 실제로는 서로 접촉되어 이음부 44를 제공한다. 이음부 44의 구조적 통합은 이 후, 각각의 튜브형 층 35가 이로부터 형성되는 것으로서, 수지 결합재를 보강 직물 34로 함침시킴으로써 완성된다. 구체적으로, 상기 수지 결합재는 겹침 모서리부 43을 함침시키고 이들을 함께 결합시키며, 핫 멜트 접착제에 의해 확보되는 초기 결합을 보충하고 대신하게 된다.
다양한 튜브형 층 35는 도 8에 도시되는 바와 같이, 각각의 이음부 44가 서로 상쇄되도록 배열된다. 도면에 도시되는 이러한 배열에서, 튜브형 층 35는, 각각의 이음부 44가 조립 과정에서 파이프 10의 하부 46을 향하여 배치되도록 배열된다. 이것은, 각각의 이음부 44에서 겹침 모서리부 43 사이의 결합을 증강시킬 수 있도록 수지 결합재가 충분할 수 있는 위치에 하부 46이 있다는 점에서 유리할 수 있다.
보강 직물 34를 함침시키는 수지 결합재는 또한 내측부 내부 라이너 15에 펠트 층 17을 함침시켜서 내측부 11과 외측부 13을 통합시킨다.
전술한 바와 같이, 상기 튜브형 층이 서로 인접 배치되고, 따라서 또한 내측부 튜브 21 주위에 배치된 후 보강 직물 튜브형 층 35가 수지 결합재로 함침된다. 대체 배열에서, 보강 직물 튜브형 층 35는, 각각의 튜브형 층이 조립된 후 수지 결합재로 함침될 수 있다. 각각의 조립된 보강 직물 튜브형 층은, 예를 들어, 핫 멜트 용접에 의해 앞의 내측부 보강 직물 튜브형 층에 부착될 수 있다. 그러나, 인접 보강 직물 튜브형 층을 부착하지 않음으로써 각각이 하중 및 힘의 전달을 위해 서로 자유롭게 이동되어 각 층이 하중의 공유를 수용할 수 있도록 하는 것이 바람직할 수 있다.
전형적으로, 수지 결합재로의 함침 전에 보강 직물 튜브형 층 35로부터 공기를 제거한다.
보강 직물 튜브형 층 35가 수지 결합재로 함침된 후, 그 경화 전에, 내측부 튜브 21로 정의되는 팽창성 주머니 24는 공기와 같은 팽창 유체의 팽창 공동 29로의 유입에 의해 팽창된다. 이것은, 팽창성 주머니 24가 유연성 외측부 케이싱부 31 쪽으로 방사상 팽창되도록 하고, 주위의 외측부 13에 형태 및 모양을 제공하며, 특히 외측부 13은 횡단면에서 원형 프로파일이 된다.
압축 장치 125를 통해 이동함에 따라, 팽창성 주머니 24의 연속적인 팽창은, 모든 방향으로 보강 직물 튜브형 층 35를 펴지게 하여, 파이프 10에 후프 응력 및 축 응력 특성을 증강시키게 된다. 특히, 이러한 팽창은, 보강 직물 튜브형 층 35 내의 섬유들에 예비응력을 주어, 후프 응력 특성을 향상시키도록 하고 또한 보강 직물 튜브형 층을 인장시켜 그 내부의 섬유들에 축 방향으로 예비 응력을 주어 파이프 10에 인장 하중 특성을 축 방향으로 향상시킨다.
유연성 외측부 케이싱부 31은 보강 직물 튜브형 층 35의 방사상 팽창을 제공하여, 보강재 32가 방사상 압축을 받도록 한다. 이러한 배열로, 보강재 32는 유연성 외측부 케이싱부 31 및 팽창 내측부 튜브 21 사이의 공간 45에 실장된다. 방사상 팽창 내측부 튜브 21은, 유연성 외측부 케이싱부 31과 결합되게 조직하여 보강재 32를 실장하고 또한, 보강재 32가 연속적으로 감소되도록 공간 45의 부피를 조절한다. 이것은 보강재 32 내의 수지 결합재가 보강재 32를 완전히 함침시키도록 한다; 즉, 튜브형 층 35로 구성되는 보강 직물 34의 층 33이 완전히 "습윤"되게 된다. 특히, 이것은 보강재 32에 압축력을 제공하고 보강 직물 34의 층 33을 통해 수지 결합재를 효과적으로 펌핑하여서 조절되고 제한된 방식으로 공간 45 내에 수지 결합재가 분배되도록 한다. 수지 결합재를 보강재에 공급하는 단계 및 수지 결합재로 보강재 32를 완전히 습윤시키는 단계가 분리되고 구별되는 작용이라는 것은 본 실시형태의 특별한 특징이다.
또한, 보강재 32가 실장되는 공간 45 부피의 연속적 감소는, 보강재 32 내로의 수지 결합재의 함침을 증강시키는 효과를 갖는 공간 45로부터 공기를 실질적으로 배출시키는 작용을 한다. 외측부 케이싱부 31 및 다양한 보강 직물 튜브형 층 35는 공기의 배출을 용이하게 하는데 적합하도록 적용될 수 있다. 외측부 케이싱부 31의 섬유 내측부 층으로 정의되는 통기 층은 이러한 공기의 배출을 용이하게 한다. 또한 외측부 케이싱부 31 및 다양한 보강 직물 튜브형 층 35는, 예를 들어, 도 9에 도시되는 바와 같이, 공기의 배출을 용이하게 하는데 적합할 수 있도록 각각의 길이에 따라 약간의 간격으로 벤트(vent)가 도입된다. 하나의 배열에서, 벤트 48은, 외측부 케이싱부 31 및 다양한 보강 직물 튜브형 층 35 내에 형성되는 펑처 홀(puncture hole)과 같은 천공을 포함할 수 있다. 이러한 배열로, 상기 천공은 따라서, 수지 결합재에 의해 밀봉되어 파이프 10의 밀봉 통합을 보장하게 된다. 다른 배열에서, 상기 벤트는 외측부 케이싱부 31 및 다양한 보강 직물 튜브형 층 35 내에 삽입되는 포트(port)를 포함할 수 있다. 상기 포트는, 예를 들어, 수지 결합재에 노출되는 경우 용해되거나 또는 그 밖의 배열로 분해되는 재료로 이루어진 튜브형 삽입물을 포함할 수 있다. 이러한 배열로, 상기 포트가 수용되는 어퍼쳐(aperture)는 따라서, 수지 결합재에 의해 밀봉되어 파이프 10의 밀봉 통합을 보장하게 된다.
유연성 외측부 케이싱부 31은, 적어도 어느 정도로 보강 직물 튜브형 층 35의 방사장 팽창을 제공할 수 있도록 약간의 레질리언스를 가질 수 있다. 이러한 배열로, 유연성 외측부 케이싱부 31은 보강 직물 튜브형 층 35의 방사상 팽창의 초기 단계에 완충 작용을 할 수 있다. 특히, 유연성 외측부 케이싱부 31은 약간의 탄성(elasticity)을 가지는 것이 바람직하다. 유연성 외측부 케이싱부 31은, 수지 결합재의 연속적 증가 풀(pool)이 보강재 32를 습윤시키는 속도의 조절을 증강시키기 위해 탄력이 있는 약간의 탄성을 가질 수 있다. 다른 한편으로, 수지 결합재가 공간 45 내에서 너무 빠르게 증가 되는 경우, 보강재 32 내에서의 섬유의 완전한 습윤이 달성되지 않을 수 있다. 다른 한편으로 수지 결합재가 공간 45 내에서 너무 느리게 증가 되는 경우에는, 보강재 32 내에서의 섬유의 완전한 습윤이 달성되기 전에 수지 결합재의 경화가 시작될 수 있다.
보강재 32 주위 조립물 주위에 설치되는 유연성 외측부 케이싱부 31의 탄성은, 어느 정도, 수지 결합재의 증가 풀에 가해지는 외측부 압력을 조절하기 위한 거들(girdle)로서 작용한다. 유연성 외측부 케이싱부 31의 탄성은 바람직한 습윤 속도를 획득할 수 있도록 선택된다. 외측부 케이싱부 31에 의해 가해지는 탄성력은, 내측부 튜브 21에 의해 정의되는 팽창 주머니 24에 의해 가해지는 인장의 역균형화를 제공한다.
팽창성 주머니 24는 수지 결합재가 파이프의 형태 및 모양을 유지시키기에 충분하게 경화될 때까지 팽창 상태로 유지되며, 그 후 팽창 유체가 팽창 공동 29로부터 배출될 수 있게 된다. 따라서 파이프 10은 파이프 내의 중심 유동 통로로 정의되는 내측부 내부 라이너 15로 형성된다.
내측부 튜브 21은 파이프 10의 조립 과정의 일부로서 일정 위치에서 예비 형성되거나 또는 조립될 수 있다.
내측부 튜브 21이 예비 형성되는 경우, 붕괴된 상태에서 위치로 이동될 수 있다. 내측부 튜브 21은 임의의 적절한 방식으로 접힐 수 있다. 전형적으로, 내측부 튜브 21은 접힘 패턴(folding pattern)으로 접힘으로써 붕괴된 상태로 되어 횡단면 프로파일의 압축 배열을 제공할 수 있다. 도 10 및 11에 도시되는 방식에서, 내측부 튜브 21은, 두 개의 종측부 51 및 이들 사이의 폴드부 52로 정의되는 접힘 패턴을 사용하여 횡단면 프로파일에서 납작해진 상태로 붕괴된다. 이러한 배열로, 종측부 51은 서로 인접 접촉되어 압축 형성을 제공할 수 있다. 도 12 내지 도 15에 도시되는 배열에서, 내측부 튜브 21은, 두 개의 종측부 52 및 이들 사이의 요형(re-entrant) 폴드부 54로 정의되는 접힘 패턴을 사용하여 횡단면 프로파일에서 납작해진 상태로 붕괴된다. 이러한 배열로, 요형 폴드부 54는 붕괴된 내측부 튜브 21의 한 쪽 종측면을 형성하는으로부터 내측부 방향으로 각각 연장된다. 도 13은 접힌 상태로 도시되는 내측부 튜브 21의 개략적 횡단면도이다. 도 14에서, 내측부 튜브 21은 일부 납작해진 상태로 도시된다. 도 15에서 내측부 튜브는 완전히 납작해진 상태로 도시된다. 내측부 튜브 21은 파이프 10의 조립 중의 다양한 단계에서 다양한 상태가 된다.
보강재 32는 내측부 튜브 21 주위에 조립된다. 특히, 보강 직물 튜브형 층 35는 내측부 튜브 21 주위에 연속적으로 조립된다. 전술한 바와 같이, 각각의 보강 직물 튜브형 층 35는, 이음부 44에서 함께 겹쳐지게 되는 세로 방향 모서리부 43을 가진 보강 직물 재료의 각각의 스트립 41로부터 조립되어 튜브 구조물을 형성한다.
다양한 튜브형 층 35는, 최내각 튜브형 층 35a, 최외각 튜브형 층 35b 및, 최내각 튜브형 층 35a와 최외각 튜브형 층 35b 사이에 배치되는 하나 또는 그 이상의 중간 튜브형 층 35c를 포함하는 시리즈 36에 배열된다. 상기 시리즈 내의 튜브형 층 35는 직경이 연속적으로 증가하여, 서로에 대해 양호한 피트(fit)와 정렬을 제공하고, 이에 따라 파이프 10의 조립에서 약간의 정밀성을 제공한다. 튜브형 층 35 사이에 계속적으로 증가하는 직경을 수용하기 위해, 보강 직물 재료의 각각의 스트립 41은 상이한 넓이를 가질 필요가 있으며, 이 넓이는 최내각 튜브형 층 35a로부터 최외각 튜브형 층 35b로 갈수록 계속적으로 증가한다. 각각의 튜브형 층 35는 내측부 튜브 21에 대한 유체 압착 팽창력에 의해 최대 직경으로 팽창되고, 펼쳐지거나(unfolded) 또는 펴지도록(unfurled) 설계되어, 내측부에 조립물 및 섬유의 완전한 팽창을 제공하고, 작동 과정 중의 파이프 10의 하중을 유지하도록 한다.
전술한 바와 같이, 시리즈 36 내의 다양한 튜브형 층 35는, 도 8에서 잘 설명되어 있는 바와 같이, 각각의 이음부 44가 서로에 대해 상쇄되는 방향으로 배치된다.
각각의 튜브형 층 35는, 상기 스트립이 납작한 제1 상태에서, 상기 스트립이 겹친 상태에서 모서리부 43이 있는 튜브형 구성인 제2 상태로의 전환을 통해 상기 스트립을 연속적으로 이동시킴으로써 각각의 스트립 41로부터 조립된다. 도 16에서, 상기 스트립 41a은, 제1 (납작한) 상태의 부분 21 및 제2 (튜브형) 상태의 추가 부분 41b로 도시된다. 제1 상태에서, 스트립 41은, 도 16에 도시된 바와 같이, 릴(reel) 56에 롤 형 55로 비치될 수 있다.
조립 시스템 60은, 제1 (납작한) 상태에서 제2 (튜브형) 상태로의 전환을 통해 각각의 스트립 41을 연속적으로 이동시키고, 겹침 모서리부 43을 고정시켜서 함께 이음부 44를 완성시키고 튜브형 층 35를 형성하기 위해 제공된다. 스트립 41이 제1 (납작한) 상태에서 제2 (튜브형) 상태로 전환됨에 따라, 이것은 내측부 튜브 21을 연속적으로 덮어 씌운다.
조립 시스템 60은, 제1 (납작한) 상태에서 제2 (튜브형) 상태로의 전환을 통해 각각의 스트립 41을 연속적으로 이동시키기 위한 가이드 시스템 61을 포함한다. 도 17에 잘 도시되어 있는 가이드 시스템 61은, 입구 말단부 64, 출구 말단부 65 및 입구 말단부와 출구 말단부 사이에 연장되는 가이드 경로 66을 경계로 하는 바디 63을 포함하는 가이드 62를 포함한다. 바디 63은, 겹친 상태로 배치되고 이들 사이에 세로 방향 갭 69를 경계로 간격을 두고 배치되는 세로 방향 가장자리 모서리부 부분 68을 갖는 튜브형 구조물 67로 구성된다. 튜브형 구조물 67은, 가이드 경로 66이 입구 말단부 64로부터 출구 말단부 65까지 내측부 방향으로 갈수록 테이퍼링(tapering) 되도록 구성된다. 이러한 배열로, 튜브형 구조물 67은, 입구 말단부 64에서 출구 말단부 65까지 가이드 경로 66을 따라 진행될수록 각각의 스트립 41에 나타나고, 입구 말단부 64에서의 제1 (납작한) 상태로부터 출구 말단부에서의 제2 (튜브형) 상태로의 전환을 통해 스트립 41을 연속적으로 이동시키는 테이퍼링 가이드 표면 67a를 제공한다. 스트립 41이 가이드 표면 67a를 따라 진행될 수 록, 상기 스트립의 세로 방향 가장자리 모서리부 43은 테이퍼링 프로파일에 의해 내측부 방향으로 연속적으로 전환되고, 스트립 41의 세로 방향 가장자리 모서리부 43 중 하나는 튜브형 구조물 67의 세로방향 갭 69로 부분적으로 도입되고, 그 외의 세로 방향 가장자리 모서리부 43은 내측부 가장자리 모서리부 68a와 겹치게 된다. 이러한 배열로, 세로 방향 모서리부 43은 용이하게 연속적으로 겹친 상태로 되고 함께 고정되어, 이음부 44를 완성시키고, 튜브형 층 35 형성을 완료시킨다.
스트립 41이 튜브형 구성으로 조립되어서 튜브형 층 35를 형성시킴에 따라, 또한 내측부 튜브 21은 입구 말단부 64에서 출구 말단부 65까지 가이드 경로 66을 따라 이동된다. 이러한 배열로, 튜브형 층 35는 내측부 튜브 21 주위에 조립될 수 있고 따라서 내측부 튜브 21을 둘러싸게 된다.
유사하게, 최내각 중간 튜브형 층 35c는 튜브형 층 35a 주위에 조립될 수 있고, 그 주위에 후자가 형성되는 내측부 층 21 및 그 후 그 밖의 중간 튜브형 층 35c 및 최외각 튜브형 층 35b는 이전의 튜브형 층 35 주위에 조립될 수 있다.
튜브형 구조물 67은, 가이드 표면 67a 반대 방향으로 스트립 41을 끌어 당겨서 고정시키기 위한 수단이 도입될 수 있다. 이러한 수단은, 상기 스트립이 가이드 경로 66을 따라 이동함에 따라, 가이드 표면과 접촉되도록 스트립 41을 끌어 당기도록 흡입되는 가이드 표면 67a 내에 수개의 구멍이 도입된 흡입 시스템을 포함할 수 있다.
조립 시스템 60은, 튜브형 구조물 67로 정확하게 도입되도록 스트립 41을 배치시키기 위해, 각각의 스트립 41 방향이 릴(reel) 56에서 튜브형 구조물 67의 입구 말단부 64로 그 주위에서 전환되는 가이드 롤러 71을 추가로 포함한다.
조립 시스템 60은, 이음부 44를 완성시켜서 튜브형 층 35의 형성을 완료시킬 수 있도록, 겹침 모서리부 43을 고정시키는 결합 시스템 71을 추가로 포함한다. 도 18에 도시되는 결합 시스템 71은, 겹침 모서리부 43 사이에 핫 멜트 접착제를 적용시킨 후, 모서리부가 함께 이음부 44를 완성시키는 수단 72를 포함한다. 도시된 이러한 배열로, 이러한 수단 72는, 겹침 모서리부 43 사이에 핫 멜트 접착제의 하나 또는 그 이상의 밴드 74를 송출시키기 위한 송출 수두(head) 73을 포함한다. 송출 수두 73은 소스 75로부터 송출 라인 방향으로 핫 멜트 접착제가 제공되도록 적용된다.
결합 시스템 71은 핫 멜트 접착제를 겹침 모서리부 43에 제공하여 그 사이에 이음부 44가 완성되도록 하기 위한 것으로서 수단 76을 추가로 포함한다. 도시된 이러한 배열로, 이러한 수단 76은, 겹침 모서리부 43을 함께 압축시키는 프레스 77을 포함한다. 프레스 77은 겹침 모서리부 43을 그 사이에 함께 압축시켜서 핫 멜트 접착제 방식에 의해 이음부 44를 완성하는 두 개의 합동 프레스 롤러 78을 포함한다. 도면에는 도시되지 않았으나, 조립 시스템 60은 핫 멜트 접착제의 신속한 세팅을 용이하게 하기 위한 수단을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 수단은 이음부 44와 그 주위에 저온 공기와 같은 냉각제를 송출시키는 방식을 포함할 수 있다.
이러한 실시형태에 따른 파이프 10의 조립 프로세스가 지금부터 더욱 상세하게 기술될 것이다. 이러한 실시형태에서, 파이프 10은 연속적으로 조립되고, 파이프가 도입되도록 파놓은 도랑 79에 연속적으로 배치된다. 파이프 10을 도랑 79에 배치시키고, 내측부 내부 라이너 15 상에서 보강 직물 34 및 또한 펠트(felt) 층 17을 함침시키는 수지 결합재를 경화시킨다. 도랑 79 내에 파이프 10이 배치된 후에 경화가 일어난다. 이러한 배열로, 파이프 10은, 도랑으로 유도되고 제 위치에 배치되는 것이 용이한 유연성 상태에 있게 되고, 제 위치에서 한번에 경화된다.
특히 도 1과 관련하여, 파이프 10은, 연속적으로 형성된된 파이프 10이 이동식 장치 시설에서 도랑 79로 "스네이킹(snaking)" 될 수 있도록, 도랑 79를 따라 이동될 수 있는 비히클로 구성되는 이동식 장치 시설 80에서 조립된다. 파이프 10은, 도랑 79가 임의의 적절한 방향인 상태에서 경화될 수 있다. 도시된 배열에서, 경화 단위 71은, 도랑 79를 따라 연속적으로 이동하여서 파이프의 최근 배치된 부분이 경화 작용에 노출되도록 제공된다. 예를 들어, 경화 단위 81은, 경화 과정을 용이하게 하기 위해, 열 또는 그 밖의 복사, 예를 들어 자외선 복사 또는 빛(수지 결합재의 특성에 따라)을 파이프 10에 적용할 수 있다. 대체 배열로, 상기 수지 결합재는 주위 조건에서 파이프를 경화시키는 적절한 촉매가 도입될 수 있다.
이동식 장치 시설 80은, 도 19에 도시된 바와 같이(도 19a 및 도 19b 두 부분으로 도시됨), 파이프 조립 라인 82를 포함한다.
도 19a와 관련하여, 조립 라인 82는 스트립 형태의 재료 83 제공선을 포함하고 롤 85에 비치된다. 재료 83은, 이에 결합된 수지 흡착제 재료 17 층이 있는 내측부 내부 라이너 15를 제공한다. 재료 83은 롤 85로부터 연속적으로 풀리고, 내측부 튜브 21에 형성되는 제1 조립 위치 87로 스트립 23으로서 운반된다. 전술한 바와 같이, 스트립 23은 튜브형 구조물에 대해 세로 방향으로 감겨서 내측부 튜브 21을 제공하고, 인접 상태의 세로 방향 모서리부 25는 맞대기 이음부 26을 제공하며, 내측부 튜브 21의 안쪽에 적용되는 이음부 스트립 27은 맞대기 이음부 26을 연결하고 연속 유체 밀착 연결을 제공한다.
조립 라인 82는, 각각 스트립 형태로 재료 91의 하나 또는 그 이상의 제공선을 추가로 포함하고, 각각의 릴 56 상의 롤 형 55에 비치된다. 도 19a에 도시되는 배열에서, 두 개의 릴 56이 있다. 그러나 그 외 개수도 가능하다. 재료 91은 4축 섬유 배향을 특징으로 하는 보강 섬유가 도입된 보강 직물 34를 제공한다. 재료 91은 각각의 릴 56으로부터 연속적으로 풀려서, 내측부 튜브 21 주위에서 각각의 보강 직물 튜브형 층 35에 형성되는 제2 조립 상태 95로 스트립 41로서 운반된다. 전술된 바와 같이, 각각의 보강 직물 튜브형 층 35는, 겹친 상태에서 함께 상기 튜브형 층을 형성하는 세로 방향 모서리부 43을 갖는 보강 직물 재료의 스트립 41로부터 조립된다. 겹침 모서리부 43은 함께 고정되어 튜브형 형태를 유지시킨다. 이러한 실시형태에서, 겹침 모서리부 43은 핫 멜트 용접에 의해 함께 고정된다. 각각의 튜브형 층 35는 전술된 바와 같이 서로 인접 배치되고 또한 내측부 튜브 21 주위에 배치된다. 인접 직물 층 33은 핫 용접 또는 화학 결합 과정에 의해 함께 결합될 수 있다. 상기 층은, 층을 더욱 효과적으로 함께 고정시키기 위한 결합 또는 형성 재료를 포함할 수 있다. 이것은, 예를 들어, 고강도 4축 직물 층 사이에 층류 전단을 증강시키고, 상기 라미네이트(laminate)로부터 공기의 배출을 용이하게 하는데 적합한 찹 스트랜드 매트(chop strand mat), 펠트 또는 베일을 포함한다.
보강 직물 튜브형 층 35 및 내측부 튜브 21은 튜브 구조물 100을 제공한다. 튜브 구조물 100은, 압축 롤러 105 사이에 압축되어 공기를 배출시키고, 보강재 32와, 수지 흡착 재료의 인접 층 17을 수지 결합재와 직접 접촉하게 하는 제3 위치 103으로 운반된다.
이 후 튜브 구조물 100은, 수지 결합재로 함침되는 제4 위치 105로 운반된다. 도시된 배열에서, 튜브 구조물 100은 롤러 109 사이에 순환되면서 수지 배트 107을 통해 통과하여 수지 결합재가 펠트 17과 보강 직물 34에 작용하도록 한다. 롤러 109 중 적어도 일부는 튜브 구조물 100의 이동을 보조하도록 작동된다.
튜브 구조물 100은 이 후 닥터 롤러 113이 작동하는 제5 위치 111로 운반되어, 집수(catchment) 위치 115에 수집될 수 있는 과량의 수지 결합재를 제거시킨다.
수지 결합재로 현재 함침되어 있는 튜브 구조물 100은 유연성 외측부 케이싱부 31이 설치되는 제6 위치 117로 이 후 운반되어 튜브 구조물 100의 조립을 완료시킨다. 도 19b와 관련하여, 조립 튜브 구조물 100은 이 후, 튜브 구조물 100이 통과될 수 있는 통로 129로 정의되는 두 개의 순환 드라이브(drive) 127을 포함하는 압축 장치 125를 제공하는 제7 위치 121로 운반된다. 조립 튜브 구조물 100은, 조립 튜브 구조물 내측부를 따라 공기가 통과하는 것을 막는 폐쇄 위치 123으로 정의되는 통로 129에서 압축된다. 두 개의 순환 드라이브 127은, 튜브 구조물 100을 약간의 간격에서 핀치(pinch)하고 , 튜브 구조물 내에서 함침된 수지 결합재에는 찹 통로 129를 통해 통과되도록 하면서 공기의 통과는 막는 클리트(cleat)와 같은 반대 부재(opposing element) 131이 도입된다.
압축 장치 125는 또한, 이의 경로를 따라 운반되는 조립 튜브 구조물 100에 견인력(traction)을 적용시키는 작용을 한다.
장치 125 이 후 조립 튜브 구조물 100의 부분 100a는, 팽창 공동 29로 정의되는 내측부로 공기와 같은 팽창 유체의 도입에 의해 팽창된다. 이것은, 조립 튜브 구조물 100이 방사상 및 축 방향으로 팽창되도록 하여, 이의 형태와 모양을 제공한다. 조립 튜브 구조물 100의 팽창은, 모든 방향에서 보강 직물 튜브 35를 신장시켜서, 파이프 10에 후프 응력 및 축 응력 특성을 증강시킨다. 특히, 상기 팽창은 보강 직물 튜브형 층 35 내의 섬유들에 예비 응력을 주어 후프 응력 특성을 증강시키고 또한 상기 보강 직물 튜브형 층을 인장시켜 그 내부의 섬유들에 축 방향으로 예비 응력을 주어 파이프 10에 인장 하중 특성을 증강시킨다.
전술된 바와 같이, 조립 튜브 구조물 100의 폐쇄 위치 123에 의해 말단부가 막혀 있기 때문에, 팽창 유체는 팽창 공동 29에서 빠져나가지 못한다. 요컨대, 압축 장치 125는, 튜브형 구조물 100의 내측부를 밀폐시켜서 팽창 공동 29로부터 팽창 유체가 빠져나오는 것을 억제하는 벨브로서 작용한다. 또한, 압축 장치 125는 내측부 튜브 21의 팽창 유체로의 팽창에 의해 부여되는 팽창 하중을 유지시켜서 브레이크(brake)로서 작용한다. 더욱이, 압축 장치 125는, 팽창 시작 전에, 상기 과정이 시작되도록 하는 드리아브로서 작동한다.
전술된 바와 같이, 유연성 외측부 케이싱부 31은, 보강 직물 튜브형 층 35의 방사상 팽창을 제공하여서, 보강재 32가 방사상 압축을 받도록 한다. 보강재 32는 팽창 내측부 튜브 21과 유연성 외측부 케이싱부 31 사이의 공간 45에 실장된다. 방사상 팽창 내측부 튜브 21은 유연성 외측부 케이싱부 31과 함께, 보강재 32가 실장되는 공간 45의 부피를 계속적으로 감소시킨다. 이것은, 공기를 대체시키는 공간 45 내에서, 보강재 32 내의 수지 결합재를 연속적으로 증가시키고 따라서, 보강재 32를 완전히 함침시킨다; 즉, 튜브형 층 35로 구성되는 보강 직물 34의 층 33은 완전히 "습윤"된다. 이러한 배열로, 상기 수지 결합재는 보강 직물 34의 층 33을 통해, 조절되고 제한된 방식으로 공간 45 내에 수지 결합재를 분포시킨다.
보강재 32로 수지 결합재를 이동시키는 단계와, 수지 결합재로 보강재 32를 완전히 습윤시키는 단계는 분리되고 구별되는 작용이다. 구체적으로, 후자가 압축 장치 125를 통해 통과하기 전에 수지 결합재가 튜브형 구조물 100 내로 도입되고, 수지 결합재는 보강재 32를 완전히 습윤시키며, 튜브형 구조물 100이 압축 장치 125를 통해 통과된 후 팽창 유체가 팽창 공동 29로 도입되게 된다.
또한 전술된 바와 같이, 보강재 32가 실장되는 공간 45 부피의 연속적 감소는, 보강재 32 내의 수지 결합재의 함침을 증강시키는 효과를 갖는 공간 45 내에서 공기를 실질적으로 배출시키는 작용을 한다.
이러한 단계에서 수지 결합재는 경화되지 않고, 따라서 이동식 장치 시설 80에서 조립되는 파이프 10의 부품 10a는 유연성 상태에 있게 된다. 전술한 바와 같이, 파이프 10의 비경화 부품 10a는 이동식 장치 시설 80을 이탈하여 도랑 79로 유도된다. 파이프 10은 도랑 79 내에서 임의의 적절한 방식으로 경화될 수 있다. 도시된 배열에서, 경화 단위 71은 도랑 79를 따라 연속적으로 이동하여, 파이프의 최근 배치된 부품이 경화 작용에 노출되게 된다.
조립 튜브 구조물 100은, 팽창 유체가 팽창 공동 29로부터 배출될 수 있게 된 후, 수지 결합재가 파이프 10의 형태 및 모양을 유지할 수 있도록 충분히 경화될 때가지 팽창된 상태로 유지된다. 따라서 파이프 10이 형성되고, 내측부 내부 라이너 15는 파이프 내의 중심 유동 통로로 정의된다.
기술된 바와 같이, 튜브형 구조물 100이 연속적으로 조립되기 때문에, 시작 밀단부 133과 종결 말단부 135를 갖는다고 할 수 있다. 전형적으로, 내측부 튜브 21의 공기와 같은 팽창 유체는 튜브형 구조물 100의 시작 말단부 133을 통해 도입된다.
시작 말단부 133은 도 20에 도시되어 있다. 도시된 배열에서, 시작 말단부 133은, 말단 플랜쥐(flange)부 137과 스피곳(spigot)부 138을 포함하는 말단부 부품 136으로 피팅된다. 말단부 부품 136은, 압축 장치 125로부터 이탈된 후 곧바로 시작 말단부 133 상에 설치된다. 설치 과정은, 튜브형 구조물 100의 말단부에 스피곳부 138을 삽입하는 단계 및 이 후 전형적으로 스트랩(strap) 또는 클램핑(clamping) 고리와 같은 클램핑 수단 139에 의해 시작 말단부 133을 스피곳부로 클램핑시키는 단계를 포함한다. 칼라(collar)(도시되지 않음)는 시작 말단부 133 상에 설치되어 형태 및 모양을 제공하고 말단부 부품 136의 스피곳부 138을 제공 받는다.
플랜쥐부 137은 내측부 튜브 21로 팽창 유체를 이동시키기 위한 유체 라인 142와의 상호작용을 위한 제공체 141을 갖는다. 도시된 배열에서, 제공체 152는, 유체 라인 142의 이동 말단부 부품이 연장되는 포트 143을 포함한다.
종결 말단부 135는 도 21 및 22에 도시된다. 도시된 배열에서, 종결 말단부 135는, 말단부가 폐쇄되어 있는 말단부 부품 144로 피팅된다. 말단부 부품 144는, 종결 말단부 135를 밀봉하는 튜브형 구조물을 클램프로 고정시킬 수 있는 클램프(clamp) 145를 포함한다. 클램프 145는, 후자가 조립된 후, 압축 장치 125를 통한 통과 전에, 튜브형 구조물 100 상에 피팅되게 된다. 클램프 145는, 통로 129를 따라 약간의 간격으로 튜브 구조물 100을 핀치(pinch) 시키는 반대 부재 131의 작용의 간섭 없이 두 개의 순환 드라이브 127 사이의 통로 129를 따라 통과되게 된다. 이러한 배열은, 클램프 145가 두 개의 순환 드라이브 127과 정해진 관계에서 이동하도록 하여, 상기 통로 방향을 따른 클램프 145의 위치가, 튜브형 구조물 100이 두 개의 순환 드라이브 127의 협력 반대 부재 131에 의해 핀치되어 폐쇄되는 위치와 어느 단계에서도 일치하지 않도록 한다. 이러한 배열로 클램프 145는, 반대 부재 131의 작용의 간섭 없이 튜브형 구조물 100에 연결되는 통로 129를 따라 통과할 수 있다.
이러한 상황에서, 특정 횡단면 프로파일의 종결 말단부 135 인접 튜브형 구조물 100의 말단부 부품에 대한 요구가 있을 수 있다. 이러한 상황에서, 시스템 146 형성 프로파일은 도 22에 도시된 바와 같이 이용될 수 있다. 시스템 146 형성 프로파일은 바람직한 프로파일에 상응하는 외측부 다이 147을 포함하고, 이러한 배열에서는 종결 말단부 135 인접 튜브형 구조물 100의 말단부 부품이 압축 장치 125를 이탈한 후 다이(die) 147을 통해 통과하게 된다. 말단부 부품을 다이 147과 외측부방향으로 접촉되게 하여 상기 말단부 부품에 바람직한 프로파일이 적용될 수 있도록 하기 위해, 종결 말단부 135 인접 튜브형 구조물 100의 말단부 부품에 내측부 압력을 가할 수 있다. 도시된 배열에서, 내측부 압력은, 팽창 유체가 주머니 148을 팽창시키도록 이를 따라 이동될 수 있는 관련 탄력 유체 이동 라인 149와 팽창성 주머니 148을 포함하는 팽창 조립 방식에 의해 제공된다. 팽창성 주머니 148은, 플램프 145가 종결 말단부 135에 부착되기 전에 종결 말단부 135 인접 튜브형 구조물 100의 말단부 부품으로 삽입되게 된다. 유체 이동 라인 149는 튜브형 구조물 100의 외측부로 연장되고, 튜브형 구조물 100에서 이러한 목적을 위해 형성된 구멍을 통해 통과된다. 팽창성 주머니 148은 수축 상태에서 튜브형 구조물 100의 말단부 부품으로 삽입되고 유연성 유체 이동 라인 149를 따라 수축 상태에서 압축 장치 125를 통해 통과된다. 종결 말단부 135가 압축 장치 125를 이탈할 때, 그러나 종결 말단부 135 인접 튜브형 구조물 100의 말단부 부품이 다이 147에 의해 적용되기 전에, 주머니 148이 팽창된다. 주머니 148의 팽창은 종결 말단부 135 인접 튜브형 구조물 100의 말단부 부품에 내측부 압력을 가하여, 상기 말단부 부품이 외측부 방향으로 다이 147과 접촉되게 하고, 따라서 바람직한 프로파일이 상기 말단부 부품에 적용될 수 있게 된다.
수지 결합재를 보강재 32로 이동시키는 단계, 및 상기 수지 결합재로 보강재 32를 완전히 습윤시키는 단계가 분리되고 구별되는 작용이라는 것이 이 실시형태의 특별한 특징이다. 구체적으로, 압축 장치 125를 통한 튜브형 구조물 100의 통과 전에 상기 수지 결합재가 상기 보강재로 이동된다. 내측부 튜브 21은, 튜브형 구조물 100이 압축 장치 125를 통해 통과된 후 팽창된다. 내측부 튜브의 팽창
도 23(도 23a와 도 23b 두 부분으로 도시됨)과 관련하여, 제2 실시형태에 따른 파이프의 파이프 조립 라인 150이 도시된다. 파이프 조립 라인 150은, 제1 실시형태에 사용되는 파이프 조립 라인 81과 어느 정도 유사하고 해당 참고 숫자는 해당 부분을 표시하기 위해 사용된다.
제2 실시형태는 튜브 구조물 100을 상기 수지 결합재로 함침시키기 위한 것으로서 수지 배트(제1 실시형태의 경우와 같음)를 사용하지 않는다. 상당 정도, 수지 결합재는 조립 튜브 구조물 100로 이동된다.
도 23a와 관련하여, 간단하게 더욱 상세히 기술될 것인 바, 유연성 외측부 케이싱부 31은 상기 수지 결합재를 포함하는 외측부 튜브 구조물 100의 조립된 부분 주위에 설치된다. 외측부 케이싱부 31은, 예를 들어 폴리에틸렌을 포함한 임의의 적절한 재료로 형성될 수 있다. 외측부 케이싱부 31은 원 위치에 남겨질 수 있고, 따라서, 상기 파이프의 통합부를 형성할 수 있거나 또는 이 후 목적 달성 후에 제거될 수 있다. 외측부 케이싱부 31이 조립되는 재료 153은 스트립 형태이고 롤 155 상에 비치된다. 재료 153은 롤 155로부터 연속적으로 풀리고, 외측부 케이싱부 31을 제공하는 튜브 159로 조립되는 위치 157로 스트립 156으로서 운반된다. 튜브 159는, 스트립의 세로 방향 모서리부를 함께 겹친 상태가 되게 함으로써 스트립 156으로부터 조립되어 튜브를 형성한다. 상기 겹친 모서리부는 스티칭, 용접 또는 스태플링과 같은 임의의 적절한 수단에 의해 튜브형 형태를 유지할 수 있도록 함께 고정된다.
수지 결합재는 개방 말단부 161을 통해 유연성 외측부 케이싱부 31로 전달된다. 상기 수지 결합재는, 개방 말단부 161을 통해 유연성 외측부 케이싱부 31로 전달되고 개방 말단부 161의 내측부 방향으로 배치되는 배출 말단부 162를 갖는 전달 라인 163을 따라 전달된다. 전달 라인 163은 제공 탱크와 같은 저장소로부터 상기 수지를 제공 받는다. 펌프 167은 저장소 165로부터 배출 말단부 162까지의 전달 라인 163을 따라 수지를 펌핑하는데 제공된다. 수지 결합재는, 배출 케이싱부 31을 제공하는 튜브 159의 바닥에서 풀 171인 경향이 있는 유연성 외측부 케이싱부 31로 전달된다.
조립 튜브 구조물 100은, 두 개의 순환 드라이브 127을 포함하는 압축 장치 125에 의해 압축되어 폐쇄 위치 123으로 정의된다. 두 개의 순환 드라이브 127 상의 반대 부재 131(예를 들어, 클리트(cleat))은 튜브 구조물 100을 핀치시키고 공기 투과에 대해 밀폐시켜서, 폐쇄 통로 129를 통해 통과할 수 있도록 유연성 외측부 케이싱부 31 내에, 함침된 수지 결합재가 실장될 수 있도록 한다. 합동 부재 131의 작용은 일정 간격에서 외측부 케이싱부 31과 함께 조립 튜브 구조물 100을 함침시키는 것이다. 이것은, 외측부 케이싱부 31내에 포함되고, 이의 바닥에서 풀링(pooling)되는 상기 수지 결합재가, 도 24에 도시된 바와 같이, 합동 부재 131의 각각의 세트 사이의 외측부 케이싱부 31 부품에서 "퍼들(puddle)"을 수집하게 한다.
조립 튜브 구조물 100이, 장치 125로 정의되는 압축 통로 129 이후 연속적으로 이동됨에 따라, 수지 결합재의 풀 171은, 내측부 라이너 21 및 둘러 싸인 유연성 외측부 케이싱부 31 사이의 고리 모양 공간 45에서 연속적으로 증가된다. 이것은, 팽창 내측부 튜브 21이 고리 모양 공간 45의 횡단면 크기를 연속적으로 감소시켜서, 수지 결합재의 풀 171의 수준이 연속적으로 증가하도록 하기 때문에 발생한다. 이것은 도 8b 및 도 10 내지 도 16에서 도식으로 도시되고, 풀 171의 표면은 참조 숫자 177로 표시된다. 고리 모양 공간 45 내 수지 결합재의 증가 풀 171은 상기 고리 모양 공간 내 공기를 연속적으로 대체시킨다. 외측부 케이싱부 31은 공기의 대체를 용이하게 하기 위해 구성된다. 이것은, 그 길이를 따라 일정 간격으로 외측부 케이싱부 31 내에 서방출 공기 벨브 자재 및, 파이프의 길이를 따라 파이프로부터의 공기 방출을 용이하게 하는 외측부 케이싱부의 일부분으로서 부직포 통기 재료를 포함한다. 추가로 또는 대안적으로, 진공 지점이 튜브형 구조물 100의 길이를 따라 제공될 수 있다.
연속적 증가 풀 171의 표면 177은 도 23b의 라인 179로 도시되는 바와 같은 파형을 형성한다.
수지 결합재의 연속적 증가 풀 171은, 내측부 라이너 21의 인접 수지 흡착 층 17 및 보강재 32를 연속적으로 습윤시킨다. 따라서,, 조립 튜브 구조물 100은 수지 결합재로 완전히 함침되게 된다.
도 32 내지 도 43과 관련하여, 제3 실시형태에 따른 파이프의 파이프 조립 라인 200의 일부분이 도시된다. 파이프 조립 라인 200은, 제2 실시형태에서 사용되는 파이프 조립 라인 150과 일정 부분 유사하고 해당 참조 숫자는 해당하는 부분을 표시하기 위해 사용된다.
제2 실시형태에서 사용되는 파이프 조립 라인 150은, 수지 결합재를 보유하고, 조립 튜브 구조물 100을 연속적으로 습윤시키기 위한 수지 결합재의 연속적 증가 풀 171을 완성시키기 위한 것으로서, 조립된 외측부 튜브 구조물 100 주위에 설치되는 유연성 외측부 케이싱부 31을 이용한다.
제3 실시형태에서 사용되는 파이프 조립 라인 200은 또한, 조립된 외측부 튜브 구조물 100 내에 상기 수지 결합재를 보유하고, 수지 결합재의 연속적 증가 풀 171을 완성시키기 위한 것으로서 유연성 외측부 케이싱부 31을 이용한다.
이러한 제3 실시형태에서, 수지 결합재의 연속적 증가 풀 171이 조립된 튜브 구조물 100을 연속적으로 습윤시키는 속도의 조절을 개선시키기 위해 유연성 외측부 케이싱부 31은 탄성을 갖는다. 다른 한편으로, 만약 수지 결합재의 풀 171이 고리 모양 공간 45 내에서 너무 빠르게 증가하는 경우에는, 조립 튜브 구조물 100 내 섬유의 완전한 습윤이 달성되지 않을 수 있다. 다른 한편으로, 만약 고리 모양 공간 45 내 수지 결합재 풀 171이 너무 느리게 증가한다면, 조립 튜브 구조물 100 내의 완전한 습윤이 달성되기 전에 상기 수지 결합재의 경화가 시작될 수 있다.
유연성 외측부 케이싱부 31의 탄성은 어느 정도, 수지 결합재의 증가 풀 171 상에 가해지는 외측부 압력을 조절하기 위한 거들로서 작용한다. 유연성 외측부 케이싱부 31의 탄성은 습윤의 바람직한 속도를 이루기 위해 선택된다. 외측부 케이싱부 31에 의해 가해지는 탄성력은 팽창 내측부 튜브 21에 의해 가해지는 장력의 약간의 상쇄균형화를 제공한다.
이러한 실시형태에서, 튜브 구조물 100은 레질리언스 유연 외측부 케이싱부 31의 설치 전에 압축되어 상기 튜브 구조물의 조립을 완성시킨다.
도시된 배열에서, 튜브 구조물 100의 압축은, 퍼넬로 구성되는 협착물 180을 통해 통과됨으로써 달성된다.
도 44와 관련하여, 제4 실시형태에 따른 파이프의 파이프 조립 라인 300의 일부분이 도시된다. 파이프 조립 라인 300은 제1 실시형태에서 사용되는 파이프 조립 라인 81과 어느 정도 유사하고 해당 참조 숫자는 해당하는 부분을 표시하기 위해 사용된다.
이러한 제4 실시형태에서, 제1 실시형태에서의 수지 배트를 사용하기 보다는, 수지 결합재는 튜브 구조물 100의 조립 중의 보강재 32를 형성시키는 다양한 튜브형 층 35에 전달된다. 튜브 구조물 100은, 도 44에 도시되는 바와 같이, 내측부 튜브 21 주위에 보강 튜브형 층 35를 형성시키고, 각각의 튜브형 층 35를 각각의 조립 시스템 60 내에 각각의 스트립 41로부터 형성시킴으로써 연속적으로 조립된다. 각각의 보강 직물 튜브형 층 35가 조립됨에 따라, 수지 결합재의 양은 상기 튜브형 층 내측부로 축적된다. 또한, 수지 결합재는, 조립 후 각각의 튜브형 층 35의 외측부에 분무되거나, 롤링되거나 또는 다른 방법으로 축적될 수 있다. 도 44에 도시된 배열에서, 상기 튜브형 층이 형성되는 각각의 스트립 41이 제1 (납작한) 상태에서 제2 (튜브형) 상태로의 전환을 통해 이동하는 것으로서, 각각의 튜브형 층 35의 내측부로 수지 결합재의 슬러그를 축적시키기 위한 전달 시스템 301이 제공된다. 도 44에 도시되는 배열에서, 조립 후 및, 그 주위의 다음 튜브형 층 35의 설치 전에 각각의 튜브형 층 35의 외측부 상에 수지 결합재를 분무하기 위한 스프레이 롤러 또는 그 밖의 시스템 303이 추가로 제공된다. 이러한 배열로, 수지 결합재는 가능한한 최대 부피로 충진되도록 보강재 32에 적용되고, 다양한 튜브형 층 35를 통한 수지 결합재의 이동은 여전히 가능하여, 순차 벤팅(venting)을 위해 팽창 내측부 튜브 21 및 유연성 외측부 케이싱부 31 사이의 공간 45의 하부에서 상기 공간의 상부로 공기가 대체된다.
특정 적용에서, 이전의 실시형태에서 기술된 바와 같이 수지 결합재의 연속적 증가 풀에만 의존하기 보다는, 내측부 라이너 21의 인접 수지 흡착 층 17 및 보강재 32의 비교적 빠른 습윤을 용이하게 하는 것이 필요할 수 있다. 이러한 적용은, 예를 들어, 상기 수지 결합재가 중력의 영향 하에 하부 방향으로 이동되고, 내측부 라이너 21의 인접 수지 흡착 층 17 및 보강재 32의 충분한 습윤을 달성시키지 못하는 기울어진 부분을 튜브형 구조물 100이 가지는 파이프라인 설치에 관한 것일 수 있다.
도 45, 도 46 및 도 47과 관련하여, 제5 실시형태에 따른 파이프의 파이프 조립 라인 400의 일부분이 도시된다. 파이프 조립 라인 400은 제1 실시형태에서 사용되는 파이프 조립 라인 81과 어느 정도 유사하고 해당 참조 숫자는 해당하는 부분을 표시하기 위해 사용된다.
도시된 배열에서, 튜브형 구조물 100은, 상기 수지 결합재가 중력의 영향하에 하부 방향으로 이동되고 내측부 라이너 21의 인접 수지 흡착 층 17 및 보강재 32의 충분한 습윤이 달성되지 않는 정도로 급격하게 기울어진 부분 401을 가진다.
파이프 조립 라인 400에는, 내측부 라이너 21의 인접 수지 흡착 층 17 및 보강재 32의 비교적 빠른 습윤을 용이하게 하기 위한 기구 403이 도입된다.
기구 403은, 일정 간격을 두고 배치되는 수개의 롤러 어레이 405를 포함한다. 각각의 롤러 어레이 405는, 조립 튜브형 구조물 100이 꽉 조인 상태에서 통과될 수 있는 중심 원형 공간 411로 정의되는 고리 모양 형태 409 내에 배치되는 수개의 롤러 407을 포함한다.
각각의 롤러 어레이 405는, 각각의 롤러 407이 회전하면서 올라가는 고리로 구성되는 중심 차축 413을 포함한다. 롤러 407은 중심 차축 413의 고리 구성으로 인해 서로 각지게 배치된다. 롤러 407은 또한 함께 근접 위치된다. 롤러 407의 각진 배치와 근접 위치로 인해, 롤러 407의 원통형 롤링 표면 415는 고리 모양 어레이 405의 내면부 416에서 함께 작용하여, 롤링 접촉 표면 417을 제공한다. 또한, 고리 모양 어레이 405의 외측면 420에서 인접 롤러 407 사이에 갭 417이 형성된다.
롤러 어레이 405는 서로 축 방향으로 배치되고, 공간 421은 각각의 두 개의 인접 롤러 어레이 사이로 정의된다.
고리 415는 롤러 어레이 405를 제 위치에서 유지시키기 위해 서로 연결되어 있다. 도시된 이러한 배열에서, 차축 413은 로드 423과 함께 연결되어 결합되어 있다. 고리 모양 어레이 405의 외측면 420에서의 인접 롤러 407 사이의 갭 419의 존재는, 차축 413에 연결 로드 423을 부착시키기 위한 접근을 제공한다.
기구 403은, 내측부 튜브 21이 팽창된 경우, 조립 튜브형 구조물 100을 따라 연속적으로 이동하도록 적용된다. 도 45에 도시되는 배열에서, 기구 403은 장치 125 뒤 근접 위치된다.
전형적으로 기구 403은, 압축 장치 125 바로 뒤 조립 중인 튜브형 구조물 100을 따라 풀링(pulling)된다.
기구 403은 또한, 수지 결합재를 배출시키고 습윤 과정을 증강시키기 위해 튜브형 구조물 100에 진동을 가하도록 적용될 수 있다.
이러한 배열에서, 튜브형 구조물 100은, 도 48에 도식으로 도시되어 있는 바와 같이, 기구 403을 통해 통과되는 경우, 연동 압축 작용과 유사한 작용을 받게 된다. 구체적으로, 튜브형 구조물 100은, 각각의 중심 원형 공간 411을 통해 통과하는 경우, 꽉 조여지고 이 후 내측부 튜브 21 내에서 팽창 압력의 영향 하에서 중간 공간 419로 팽창된다. 이러한 연속적인 압축과 팽창은, 조립 튜브형 구조물 100이 수지 결합재를 분포시키고 내측부 라이너 21의 인접 수지 흡착 층 17 및 보강재 32의 비교적 빠른 습윤을 용이하게 하도록 한다.
이전의 실시형태는, 파이프가 제공되도록 파인 도랑에 연속적으로 배치되는 파이프 10의 조립에 관하여 기술되었다.
기술되고 예시된 다양한 실시형태에 따른 파이프를 포함하여, 본 발명은, 파이프가 제공되도록 파인 도랑에 배치되고 연속적으로 배치되는 파이프에 제한되지 않는다.
상기 파이프는 지상에, 그 길이를 따라 배치되는 정지 크래들(suspension cradle)과 같은 지지 배열 내에 직접적 또는 간접적으로 배치될 수 있다. 상기 파이프는 또한, 산업적 또는 화학적 시설에서의 설치와 같은 고가의 조건에서 지원될 수 있다.
수지 결합재의 경화 전에 조립 된 후 설치되는 것은, 본 발명에 따라 조립되는 파이프의 특별한 특징이다. 이러한 배열에서, 파이프는 유연성 상태에 있을 수 있어서, 설치 위치로의 유도가 용이하고, 이 후 파이프는 수지 결합재 경화시에 제 위치에서 한 번에 단단해 진다. 이러한 배열로, 파이프가 유연성 상태에서 원하는 위치로 이동되거나 또는 그 외로 운반되고, 이 후 수지 결합재 경화 전에 설치될 수 있다.
이러한 배열은, 하나 또는 그 이상의 장애물을 빠져나가야 하는 경로를 따라야 하거나 또는 달리 복잡한 경로를 따라야 하는 경우 특히 유리할 수 있다. 이것은 산업적 또는 화학적 시설의 파이프라인에서 전형적으로 발생할 수 있다.
도 49 내지 도 52와 관련하여, 제6 실시형태에 따른 파이프 10의 일부분이 도시된다. 제6 실시형태에 따른 파이프 10에는 하나 또는 그 이상의 직선 구간이 도입되고, 이 중 하나가 도 49에 도시되어 있으며, 참조 숫자 501로 표시된다. 또한 파이프 10에는 하나 또는 그 이상의 벤드부가 도입될 수 있다. 여기서 하나의 가능한 형태는 도 50에 도시되고 참조 숫자 503으로 표시되고, 그 밖의 가능한 형태는 도 51에 도시되고 참조 숫자 505로 표시된다.
벤드(bend)부 503은 외측면 507 및 내면부 509를 갖는 완만한 곡선으로 구성된다. 유연성 외측부 케이싱부 31은 외측면 507 상에서 신장되고 내면부 509 상에서 수측되어서, 상기 곡률을 제공한다. 보강재 32 내의 섬유는 또한 상기 곡률을 제공하게 되고 하중을 분산시킬 수 있다.
벤드부 505는 외측면 511 및 내면부 513을 갖는 급격한 곡선으로 구성된다. 벤드부 505는, 도 52에 도시된 바와 같이, 내면부 513 주위에 조립 튜브형 구조물 100의 일부분을 제거함으로써 형성되어, 조립 튜브 구조물 100을 형성하는 튜브형 구조물이 용이하게 접힐 수 있도록 내면부를 따라 정지된 형태 515를 생성시킨다. 도시된 배열에서, 도 51에 도시된 바와 같이, 상기 제거된 부분은 v-배열이고, 이로 인해 각각의 정지된 형태 515는, 벤드부 505의 형성시 겹친 상태에서 인접해 있는 두 개의 반대 방향의 경사면 모서리부 517을 갖는다. 인접 모서리부 517은 함께 밀봉 결합된다.
특정 적용에서, 파이프의 조립과 수지 결합재 경화 후 유연성 것으로서, 파이프 10 또는 전체 길이의 적어도 일부분에 대한 요구가 있을 수 있다. 이러한 적용은, 수면에서 수중 위치와 시설 사이에 연장되는 유연성 파이프라인을 제공하는 파이프 10을 포함할 수 있다.
도 53에 도시된 제7 실시형태에 따른 파이프 10은 이러한 적용에서 사용하기 위해 조립된다. 파이프 10은, 예를 들어, 바다 속 위치와 연안 생산 리그(rig) 사이에 유연성 라이저(riser)를 제공할 수 있다. 이러한 실시형태에서, 파이프 10은 배 또는 바지선과 같은 해양 선박에 승선하기 위해 장치 시설 600에서 조립되고, 참조 숫자 603에 의해 표시되는 표면, 물 601의 바디로 배치된다.
장치 시설 600은 이전의 실시형태와 유사한 배열의 튜브형 구조물 100을 조립한다. 이러한 실시형태에서, 제5 실시형태와 관련하여 전술된 바와 같이, 장치 시설 600은, 내측부 라이너 21의 인접 수지 흡착 층 17과 보강재 32의 비교적 빠른 습윤을 용이하게 하기 위한 것으로서 기구 403을 이용한다. 또한, 장치 시설 600은, 물 601에 배치된 것과 같이 조립 튜브형 구조물 100을 지지하기 위한 지지 구조물 605를 갖는다.
이러한 실시형태에서, 파이프 10의 조립에 사용된 수지 결합재는 그러나 더욱 유연성 상태(전형적으로 이전의 실시형태의 경우와 같이 단단한 상태로 굳어지는 것과 반대로)로 굳어진다. 특히, 수지 결합재는 요구되는 유연성을 갖는 파이프 10을 제공하기 위해 경화 후 유연성 상태로 남아 있게 된다. 이러한 목적에 적합한 수지 결합재와 그 밖의 결합재는 복합재 구조 기술에서 잘 공지되어 있고, 예로는, 고무 개질 폴리에스테르, 고무 개질 비닐 에스테르, 고무 개질 에폭시 및 폴리우레탄이 포함된다. 이러한 실시형태에서, 고무 개질 비닐 에스테르는 고전단강도 및 양질의 추궁판간(inter- laminar) 결합을 가질 뿐만 아니라, 이동을 수용할 수 있는 역량을 상기 구조에 제공하는 수지 결합재가 바람직하다.
파이프 10이 배치되는 물에서 가라앉는 조립 튜브형 구조물에 대한 요구로 인해, 공기가 조립 튜브형 구조물에 바람직하지 않은 부력을 제공할 수 있기 때문에, 내측부 라이너 21의 팽창 유체로서 공기를 사용하는 것이 적절하지 않을 수 있다. 이러한 실시형태에서는 물이 팽창 유체로서 사용된다. 팽창 유체로서 작용하는 물은 물 601의 주위 바디로부터 제공된다. 도시된 적용에서, 가라앉는 튜브형 구조물의 바닥(시작 말단부 133)은, 물이 내측부 라이너 21을 팽창시키도록 튜브형 구조물 100으로 이를 통해 펌핑되는 부품 607를 갖는다. 상기 팽창 유체는, 필요에 따라 라이너 21을 팽창시키기에 충반하게 물에 압력을 가하기 위한 압력 수두를 만들기 위해 수면 603 위로 높이를 설정하고 유지하기 위해 도입된다. 수면 603 위 튜브형 구조물 100 내의 물의 높이는 참조 숫자 611로 표시된다.
이러한 실시형태에서, 압축 기구 125는, 이전의 실시형태의 경우과 같이 상기 튜브형 구조물에 이동을 위한 견인력을 제공하기 보다는, 조립 튜브 구조물 100의 하강을 조절하기 위한 브레이크 시스템으로서 작용한다.
이전의 실시형태는, 멀리 떨어진 두 위치 사이에 연속적으로 연장되는 파이프라인을 구성하기 위한 전체 길이의 파이프 조립에 관한 것이다. 그러나, 본 발명은 이렇게 긴 파이프의 조립에 제한되지 않는다. 사실상 본 발명은, 예를 들어, 파이프라인을 형성하기 위해 서로 연결되어야 하고, 각각의 단위로서 취급하고 설치하기 위해 전형적으로 짧은 길이인 파이프의 제조인 그 밖의 파이프의 제조에 적용될 수 있다. 이러한 파이프는 공장과 같은 제조 시설에서 제조될 수 있다.
도면에는 도시되지 않는 다음 실시형태는 이러한 파이프에 관한 것이다. 이러한 실시형태는 이전의 실시형태와 어느 정도 유사하고 따라서 해당 용어는 이 실시형태에 적용된다.
이러한 실시형태에서, 내측부는 축 방향 및 방사상 팽창에 적용되는 코어(core)(예를 들어, 맨드릴) 상에 배치되고, 외측부는 조립 튜브 구조물를 제공하기 위해 내측부 주위에 배치된다. 상기 외측부는, 상기 코어 상에 내측부가 배치되기 전, 배치 과정 중의 또는 배치된 후에 내측부 주위에 배치될 수 있다. 외측부의 보강 직물을 함침시키는 수지 결합재는 또한, 이전의 실시형태의 경우와 같이, 내측부 라이너 상에 펠트 층을 함침시켜서 내측부와 외측부를 통합시킨다. 수지 결합재의 경화 전에, 상기 코어가 팽창되고, 이로 인해, 조립 튜브 구조물가 축 방향과 방사상으로 모두 팽창되어, 이의 형태와 모양을 제공한다. 조립 튜브 구조물의 팽창은 모든 방향에서 보강재를 외측부로 신장시켜서, 이전의 실시형태의 경우와 같이, 파이프 10에 후프 응력과 축 응력 특성을 증강시킨다. 조립 튜브 구조물 100은 이 후, 수지 결합재가 충분히 경화된 후 상기 코어로부터 제거되어 파이프를 제공할 수 있다.
이러한 실시형태에서, 이전의 실시형태의 경우와 같이 조립 튜브 구조물를 방사상 및 축 방향으로 팽창시키기 위해 팽창 유체 보다는 코어가 사용된다.
그 밖의 적용에서, 비교적 짧은 파이프는, 제1, 제2 또는 제3 실시형태의 하나에 따른 파이프를 제조하고 이 후 짧은 파이프를 구성하는 각 부분으로 파이프를 컷팅함으로써 제조될 수 있다.
이전의 실시형태의 하나에 따른 파이프는 한쪽 또는 양쪽 말단부에서 연결(coupling)이 요구될 수 있다. 상기 연결은, 하나의 파이프라인에서 파이프를 다른 파이프에 연결하거나 또는 파이프를 다른 요소(예를 들어, 필터, 펌프 및 벨브)에 연결시키는데 요구될 수 있다. 또한, 파이프가 제조되는 조립 작동의 시작과 끝에서 파이프에 연결을 맞추는 것이 필요할 수 있다.
상기 연결은 임의의 적절한 방식으로 파이프 말단부에 맞추어 질 수 있다. 한 가지 배열은, 앵커링(anchoring)부가 파이프에의 부착을 위해 구성되고, 연결부는, 파이프가 연결되어야 할 다른 파이프 또는 요소에 해당 연결부에의 부착을 위해 연결부(예를 들어 연결 플랜지(flange))를 제공하는 것으로서, 앵커링부와 연결부를 갖는 연결 장치를 포함할 수 있다.
*상기 앵커링부는 파이프 10의 인접 말단부에 끼워 넣어지도록 적용될 수 있다. 상기 앵커링부는 파이프에 알맞도록 구성될 수 있다. 알맞게 하는 것은, 파이프 10의 외측부 13과 알맞은 형성물의 제공에 의하는 것과 같은 임의의 적합한 방식으로 이루어질 수 있다. 상기 형성물은 보강재 32 및, 이에 함침되어 있는 수지 결합재에 알맞는 핀(pin)과 같은 측면 돌출부를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 상기 형성물은, 보강재 32 및, 이에 함침되어 있는 수지 결합재가 알맞은 작용 효과를 받도록 위치될 수 있는 구멍을 포함할 수 있다. 또한, 보강재 32 내의 섬유는, 제 위치에서 앵커링부를 고정시키는 것을 보조하도록 상기 형태 주위에 둘러 싸이거나, 상기 형성물을 통해 삽입되거나 또는 상기 형태에 다른 방식으로 부착될 수 있다.
이전의 실시형태는 파이프로 구성되는 복합 튜브형 구조물의 구조에 관한 것이다.
본 발명은, 예를 들어, 다양한 튜브형체, 부재, 부품 또는 그 밖의 형성물을 포함하여, 임의의 적합한 튜브형 구조물의 조립에 적용될 수 있다. 튜브형 구조물는 샤프트, 보 및 기둥과 같은 구조적 부재를 포함할 수 있다. 상기 튜브형 구조물는 또한, 복합재 구조의 중공 구조 부분과 또한 배관을 포함할 수 있다.
이러한 튜브형 구조물는 임의의 적절한 방식으로 조립될 수 있다. 이러한 튜브형 구조물를 조립하는 특히 편리한 방법은, 축 방향과 방사상 팽창에 적용되는 코어(예를 들어, 맨드릴)를 포함하는 이전의 실시형태와 관련하여 기술된 과정과 유사할 수 있고 외측부는 내측부 주위에 배치되어 상기 튜브형 구조물를 구성하는 조립 튜브 구조물를 제공한다.
본 발명에 따른 신장된 중공 구조물의 하나의 조립과 관련하여, 수지 결합재를 활성화시키고 습윤 과정을 증강시키기 위해 조립 튜브형 구조물 100에 진동을 적용시키는 특징이 사용될 수 있다.
전술된 사항으로부터, 보강재 32에 수지 결합재를 전달시키는 단계, 및 수지 결합재로 보강재 32를 완전히 습윤시키는 단계가 분리되고 구별되는 작용이라는 것은, 전술된 실시형태의 특별한 특징임이 분명하다. 구체적으로, 수지 결합재는, 압축 장치 125를 통해 마지막 것이 통과되기 전에, 튜브형 구조물 100으로 도입되고, 수지 결합재는, 튜브형 구조물 100이 압축 장치 125를 통해 통과된 후 팽창 공동 29로 팽창 유체가 도입되면 보강재 32를 완전히 습윤시키게 된다.
또한, 전술된 바와 같이, 보강재 32가 실장되는 공간 45 부피의 연속적 감소는, 보강재 32 내로의 수지 결합재의 함침을 증강시키는 효과를 갖는 공간 45로부터 공기를 실질적으로 배출시키는 작용을 한다.
본 발명의 범위는 기재된 실시형태의 범위로 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다.
발명의 상세한 설명 및 특허청구범위 전체를 통하여, 문맥상 달리 요구되지 않는한, 용어 "포함하다(comprise)" 또는 변형어, 예를 들어 "포함하다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 정해진 정수 또는 정수의 그룹을 포함하나 임의의 다른 정수 또는 정수의 그룹을 배제하지 않음을 의미하는 것으로 이해될 것이다.

Claims (25)

  1. 방사상 내측부와 방사상 외측부를 포함하는 신장된 중공 구조물(elongate hollow structures)을 조립하는 방법으로서, 방사상 내측부와 방사상 외측부가 함께 합쳐져서 일체화된 튜브형 벽 구조물을 제공하며, 상기 방법은:
    상기 방사상 내측부를 제공하는 단계;
    상기 방사상 내측부 둘레에 상기 방사상 외측부를 조립하는 단계; 및
    상기 내측부를 팽창시키는 단계를 포함하고,
    상기 외측부는 유연성 외측부 케이싱부로 둘러싸인 섬유 보강 복합재 구조의 외측부 튜브를 포함하고;
    상기 내측부는 상기 신장된 중공 구조물의 단부에서 상기 내측부 내로 팽창 유체를 주입함으로써 팽창되고,
    상기 신장된 중공 구조물은, 상기 팽창 유체가 주입되는 단부에서 먼 위치의 상기 신장된 중공 구조물의 조립 라인에서 압축되어 팽창 유체가 상기 단부에서 먼 위치를 통과하지 못하는 것인, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 신장된 중공 구조물은 압축 장치를 통과하며, 상기 압축 장치는 그 내부에서 상기 신장된 중공 구조물을 압축하여 상기 팽창 유체가 상기 단부에서 먼 위치를 통과하지 못하는 것인, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 신장된 중공 구조물은, 상기 신장된 중공 구조물의 조립 라인에 배치된 압축 장치를 통과하며, 상기 압축 장치는 상기 신장된 중공 구조물이 조립되는 속도를 조절하게 작용하는 것인, 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 압축 장치는 상기 신장된 중공 구조물의 연속적인 조립이 용이하도록 상기 신장된 중공 구조물에 견인력을 인가하는 것인, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 섬유 보강 복합재 구조의 상기 외측부 튜브는 보강재 및 결합재를 포함하는 것인, 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 보강재는 하나 이상의 보강 직물 층을 포함하는 것인, 방법.
  7. 제6항에 있어서, 각 층은 상기 방사상 내측부 둘레에 배치되는 튜브형 층으로 구성되는 것인, 방법.
  8. 제7항에 있어서, 하나의 둘레에 다른 하나가 배치되고 상기 내측부 둘레에 배치되는 복수의 튜브형 층이 존재하는 것인, 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 내측부는 일면 상에 결합된 섬유 층을 갖는 내측부 라이너를 포함하는 내측부 튜브를 포함하고, 상기 보강 직물을 함침시키는 상기 결합재는 또한 상기 섬유 층을 함침시켜, 상기 외측부와 상기 내측부를 일체화하는 것인, 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 유연성 외측부 케이싱부는 상기 보강재의 방사상 팽창을 저지하여 방사상 압축을 받도록 하는 것인, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 보강재가 팽창하는 상기 내측부와 상기 유연성 외측부 케이싱부 사이의 공간에 실장됨에 따라, 방사상으로 팽창하는 상기 내측부는 상기 유연성 외측부 케이싱부와 함께 작용하여 상기 공간의 부피를 계속적으로 감소시켜서 상기 공간 내로부터 공기가 배출되도록 하는 것인, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 외측부 케이싱부와 다양한 튜브형의 보강 직물 층은 공기의 배출이 용이하도록 구성되는 것인, 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 유연성 외측부 케이싱부가 튜브형의 보강 직물 층의 방사상 팽창을 용이하게 저지할 수 있도록 약간의 레질리언스(resilience)를 갖는 것인, 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 방사상 내측부는 약간의 레질리언스를 가지며, 상기 유연성 외측부 케이싱부는 상기 방사상 내측부보다 작은 레질리언스를 갖는 것인, 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 결합재가 계속적으로 상기 보강재를 적시는 속도의 조절을 증강시키기 위해 상기 유연성 외측부 케이싱부가 탄성을 갖는 것인, 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 신장된 중공 구조물을 조립하는 방법으로서, 상기 신장된 중공 구조물은 파이프인, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 파이프는 그 파이프를 이루는 구성요소들이 조립 라인을 따라 조립됨으로써 연속적으로 조립되어 상기 튜브형 벽 구조물의 경화 전의 위치에 연속적으로 배치되며, 상기 파이프가 배치된 위치에서 상기 튜브형 벽 구조물이 한 번에 경화되는 것인, 방법.
  18. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 조립된 신장된 중공 구조물.
  19. 제16항에 따른 방법으로 조립된 파이프.
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