KR102195336B1 - 발열 케이블의 제조방법 및 이 방법에 의하여 제조된 발열 케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파이프라인용 전기 발열 케이블에 관한 것이다. 세 개의 상도체들(11, 12, 13)이 각각 그 단편들(11a, 12a, 13a) 위에 노출된다. 이 단편들은, 한편으로는 기계적으로 고정되고, 다른 한편으로는 그들 사이에 전기적으로 접속되며, 그 깊이가 노출된 단편들(11a, 12a, 13a)의 길이와 최소한 동일하거나, 바람직하기로는 노출된 상도체 단편들의 횡단면보다 큰 적어도 하나의 중앙 공동(15)을 포함하는 박스(14)의 내부에 설치된다. 이 단편들은, 그들 사이의 고정 및 전기적 접속을 확고히 하기 위하여 주석 용접과 같은 전도성 접합제로 중앙 공동(15) 내에 고정된다.

Description

발열 케이블의 제조방법 및 이 방법에 의하여 제조된 발열 케이블{Method for producing a heating cable and heating cable produced according to this method}

본 발명은 파이프라인 형태의 해저 도관용 전기 발열 케이블을 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 케이블은 서로에 대하여 개별적으로 절연된 일단의 상도체 및 상기 상도체의 단자가 서로 연결된 별모양의 접속 단자를 포함하며, 상기 케이블은 절연 피복재로 피복되고 상기 도관 둘레에 나선형으로 권취되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 방법에 의하여 제조되는 파이프라인 형태의 해저 도관용 전기 발열 케이블에 관한 것으로, 상기 케이블은 서로에 대하여 개별적으로 절연된 일단의 상도체 및 상기 상도체의 단자가 서로 연결된 별모양의 접속 단자를 포함하며, 상기 케이블은 절연 피복재로 피복되고 상기 도관 둘레에 나선형으로 권취되는 것을 특징으로 한다.

종래 상도체의 접속 단자가 한편으로는 그 자신 위에 접혀진 상도체의 루프(loop), 및 다른 한편으로는 그들 사이에 상도체의 루프를 조이고, 상도체를 전기적으로 연결하기 위한 압착 전도성 금속편을 포함하는 형태의 케이블이 이미 알려져 있다.

본 발명에 가장 근접한 선행기술로서 도 1에 나타낸 구현예는 통상 열수축 피복재에 의하여 이 영역에서 절연되어야 하는 상도체 접속 단자의 상당한 추가적인 두께를 야기한다. 이러한 피복재는 한편으로는 구현하기 어렵고 다른 한편으로는 구현하는데 오랜 시간이 걸린다.

게다가 도관 둘레에 나선형으로 권취되는 케이블의 설치가 압착편을 분리시킬 위험성이 있는 상당한 응력을 야기하고, 이는 낮은 기계적 강도와 불량한 전기 접속으로 이어질 수 있으므로 접속의 안정성이 전적으로 보장되는 것은 아니다.

마지막으로 압착편의 기계적 강도에 관해서든, 전기적 연결에 관해서든, 발열 케이블에 둘러싸인 도관의 수명이 20여년이고, 문제가 발생한 경우에는 잠재적인 복구를 위해서 완벽하게 도달할 수 없는 해저 깊은 곳에 이러한 도관이 설치되는 것을 고려하면, 가장 사소한 결함이 심각한 결과를 초래할 수 있다.

현재의 해결책에는 기술적, 경제적인 단점이 존재하므로, 접속 단자가 단순하고 조속하게 설치되는 장점을 갖는, 기계적 강도 및 전기적 안정성 측면에서 더욱 확실한 방법이 사용자에게 상당한 이익을 가져온다. 이러한 조작이 시간당 사용료가 크게 상승하는 파이프라인의 설치에 충당되는 특별한 선상에서 행해지기 때문에, 접속 단자의 제조에 소요되는 시간을 절약하여 얻어지는 경제적 이익은 매우 크다.

다양한 형태의 발열 케이블이 제조되어 선행문헌에 공지되어 있다. 국제공개특허 WO 2010/032017 A1에는 제1, 제2 및 제3 전력공급 도체를 포함하는 자동조절 발열 케이블이 개시되어 있다. 제1 도체는 제1 저항계수를 갖는 전기 발열 부재에 의하여 제2 도체에 전기적으로 연결되어 있다. 제2 도체는 제2 저항계수를 갖는 전기 발열 부재에 의하여 제3 도체에 전기적으로 연결되어 있다. 구동시 세 개의 전력공급 도체는 서로 연결되어 있지 않다.

프랑스 특허 제1.407.180호에는 다양한 적용을 위하여 상이한 저항값을 가지며, 일 단자의 전력 공급원에 연결되고 또 다른 단자에 서로 연결된 와이어에 적용된 다양한 전압을 갖는 두 개의 저항성 와이어를 포함하는 농업용 발열 케이블이 개시되어 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 극복함과 아울러, 경제적이고 효율적이며 신뢰할 수 있으면서, 제조공정이 종래 기술에 비하여 극히 단순한 발열 케이블을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

상기한 본 발명의 목적은, 앞서 정의되고, 일련의 저온 전도성 열용융 및 경화성 접합제뿐만 아니라, 상기 각 상도체의 노출된 단자를 갖는 단편이 일단자에 개방된 적어도 하나의 박스의 중앙 공동 내에 도입되며, 상기 상도체의 노출된 단자들을 갖는 상기 단편들은 상도체 사이의 기계적·전기적 연결을 확고하게 하기 위한 상기 접합제에 의하여 상기 박스의 상기 중앙 공동의 내부에 용접되는 것을 특징으로 하는 방법에 의하여 달성된다.

본 발명의 제1 실시예에 따르면, 폐쇄된 바닥 및 일련의 상기 저온경화된 접합제를 함유하는 적어도 하나의 중앙 공동을 갖는 박스를 사용하고, 흐름성을 갖도록 상기 박스 및/또는 접합체를 가열하며, 상기 상도체의 노출된 단자들을 갖는 상기 단편들은 상기 적어도 하나의 중앙 공동 내부에 도입 및 냉각된다.

본 발명의 제2 실시예에 따르면, 폐쇄된 바닥 및 적어도 하나의 중앙 공동을 갖는 박스를 사용하고, 상기 상도체의 노출된 단자들을 갖는 단편들은 상기 적어도 하나의 중앙 공동의 내부에 도입되며, 액체가 되도록 사전에 가열된 미리 정해진 상기 일련의 저온 접합제가 상기 상도체의 노출된 단자들을 갖는 상기 단편들을 포함하는 상기 적어도 하나의 중앙 공동 내로 흘려진다.

이러한 목적으로 주석 용접용 합금으로 이루어진 접합제 또는 니켈 용접용 합금으로 이루어진 접합제를 바람직하게 사용할 수 있다.

바람직하게는 전도성 금속 재료로 제조된 박스를 사용한다.

바람직한 변형예에 따라 비전도성 재료로 제조된 박스를 사용한다.

상기한 본 발명의 목적은, 앞서 정의되며, 상기 상도체의 상기 접속 단자가 적어도 하나의 단자에 개방되고 적어도 하나의 중앙 공동을 포함하는 박스를 포함하며, 이러한 박스는 상기 박스의 상기 공동의 내부에 있는 상기 상도체의 노출된 단자들을 갖는 상기 단편 사이의 기계적·전기적 연결을 확고하게 하기 위한 일련의 저온 전도성 열용융 및 경화성 접합제뿐만 아니라, 상기 각 상도체의 노출된 단자들을 갖는 단편을 수용하기 위하여 배치된 것을 특징으로 하는 케이블에 의하여 달성된다.

특히 바람직하게는, 상기 일련의 접합제는 주석 용접용 합금 또는 니켈 용접용 합금을 포함한다.

상기 박스는 높은 전도도 계수를 갖는 금속 재료로 제조된다.

제1 실시예에 따르면, 상기 박스는 노출된 도체들의 단편들에 대한 공통의 중앙 홈을 포함한다.

다른 변형예에 따르면, 상기 박스는 상기 노출된 도체들의 단편들에 각각 할당되고, 각각의 공동 내에 개별적으로 용접된 다수의 공동을 포함한다.

본 발명에 따르면, 경제적이고 효율적이며 신뢰할 수 있으면서, 제조공정이 종래 기술에 비하여 극히 단순한 발열 케이블의 제조방법 및 그에 의하여 제조되는 발열 케이블을 제공할 수 있다.

본 발명과 그 주된 장점은 다양한 실시예의 기재 및 첨부된 도면에 더욱 잘 개시되어 있다.
도 1은 선행기술에 공지되고 파이프라인용 발열 케이블의 용도 범위 내에서 일반적으로 사용되는 실시예의 한 형태를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 케이블 상도체의 점속 영역에 관한 바람직한 실시예의 한 형태를 나타내는 종단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 케이블 상도체의 점속 영역에 관한 바람직한 실시예의 한 형태를 나타내는 횡단면도이다.

현재, 파이프라인에는 도관의 외부에 나선형으로 권취되고, 플랜지에 의해 도관에 규칙적으로 고정되며, 모두 절연 피복으로 피복된 발열 케이블이 설치되어 있다. 발열 케이블은 통상적으로 단자의 단편 위에 각각 노출되고 별모양으로 연결된 세 개의 상도체를 포함한다. 실제로, 단자들의 단편들은 어떤 길이 위에서 개별적으로 노출되어 있고, 그들 자체 위에 접혀있으며, 압착 스트랩(strap)에 의하여 압착되어 있다. 상도체의 직경, 도체 단편이 접혀지는 루프가 생성되면, 세 개의 유사한 루프들의 연결은 조작자가 도관의 벽면에 도입시키기 전에 절연하여야 하는 상당한 추가적인 두께를 야기한다. 파이프라인 둘레에 구비되는 절연 피복을 또한 약화시키는 이러한 추가적인 두께의 존재로 인하여 설치는 불안정해진다. 도 1은 접혀있고 압착 스트랩(3)에 의하여 압착된 상도체(2) 루프(1)를 개략적으로 나나낸다.

본 발명에 따르면, 상기 약점을 제거하고 더욱 효과적이면서 빠른 방법으로 접속을 구현할 수 있다. 도 2에 나타낸 종단면도 및 도 3에 나타낸 횡단면도는 본 발명에 따른 상도체의 일 접속예를 보여준다. 구체적인 예로서, 세 개의 상도체들(11, 12, 13)은 각각 그 단편들(11a, 12a, 13a) 위에 노출된다. 이 단편들은, 한편으로는 기계적으로 고정되고, 다른 한편으로는 그들 사이에 전기적으로 접속되며, 그 깊이가 노출된 단편들(11a, 12a, 13a)의 길이와 최소한 동일하거나, 바람직하기로는 노출된 상도체 단편들의 횡단면보다 큰 적어도 하나의 중앙 공동(15)을 포함하는 박스(14)의 내부에 설치된다. 공동은 하나이거나 또는 격벽에 의하여 복수개의 소공동으로 재분할될 수 있다. 그렇지만 상도체들은, 전도성 접합제에 의하여 직접적으로든, 박스가 전도성 재료로 제조되어 있다면 전도성 접합제 및 박스의 벽면에 의하여 그들 간에 전기적으로 연결되어 있어야 하는 것이 필수적이다.

박스(14)는 전도성 재료, 예를 들어 구리 합금으로 제조될 수 있다. 또한, 박스는 비전도성 재료, 예를 들어 세라믹 또는 그 유사체로 제조될 수 있다. 공동(15)은 전도성 접합제(16), 예를 들어 주석계 용접 합금 또는 니켈계 용접 합금, 또는 그 유사체를 포함하도록 되어 있다. 두 가지 경우의 도면이 개시될 수 있는바, 접합제가 초기에 공동 또는 소공동들 안에 포함되어 있고 저온 고체상에서 고온 액체상으로 전환시키고자 용융을 위하여 접합제를 가열하여야 하며, 공동 내로, 또는 상도체의 노출된 단편들이 사전에 설치될 소공동 내로 용융된 접합제를 흘려보낸다. 첫 번째 경우에 있어서, 노출된 상도체의 단편들(11a, 12a, 13a)을 설치할 때, 상기 단편들을 박스(14)에 단단한 방식으로 연결할 수 있고, 상도체 사이의 전기적 접속을 확고하게 할 수 있는 전도성 접합제(16)가 용융될 때까지 박스(14)를 가열한다. 두 번째 경우에 있어서, 노출된 도체의 단편들(11a, 12a, 13a)은 비어있는 홈 안으로 도입되고, 예비 가열 전에 전도성 접합제는, 상기 상도체를 고정하며 그들 간에 전기적으로 연결하기 위하여 박스 안으로 흘러간다. 세 개의 상도체들은 서로 인접되어 있고 그 유일의 추가적인 두께는 최소한으로 줄어들 수 있는, 박스(14)의 벽면의 것이다. 전기적 접속은 완벽하고 그 접속의 안정성이 보장된다.

아울러 도 3은 세 개의 상도체(11, 12, 13)의 접속에 대한 전기적 절연을 확실하게 하기 위하여 박스(14)의 외벽 둘레에 편재된 절연 피복(17)을 나타낸다.

구체적인 예로 설명하건대, 박스는 세 개의 노출된 도체의 단편들(11a, 12a, 13a)에 대한 공통의 중앙 홈을 포함한다. 다양한 예에 따라, 홈(16)은 각각의 공동 내에 개별적으로 용접된, 세 개의 노출된 도체의 단편들(11a, 12a, 13a)에 각각 할당되는 세 개의 공동으로 재분할될 수 있다. 박스는, 예를 들어, 구리 합금과 같은 전도성 재료로 제조되므로, 세 개의 상도체의 전기적 접속의 품질이 보장된다.

본 발명은 상술한 구현예의 형태들에 제한되지 않으며, 다양한 변형예도 가능하다. 특히, 실질적인 구현예가 예상되는 용도에 적용될 수 있고, 사용된 재료들도 이러한 용도에 따라 다양하게 변형될 수 있다.

Claims (14)

1. 파이프라인 형태의 해저 도관용 전기 발열 케이블의 제조방법에 있어서,
   상기 케이블은 서로에 대하여 개별적으로 절연된 일단의 상도체 및 상기 상도체의 단자가 서로 연결된 별모양의 접속 단자를 포함하고, 상기 케이블은 절연 피복재로 피복되고 상기 도관 둘레에 나선형으로 권취되며,
   일련의 저온 전도성 열용융 및 경화성 접합제뿐만 아니라, 상기 각 상도체의 노출된 단자를 갖는 단편이 일단자에 개방된 적어도 하나의 박스의 중앙 공동 내에 도입되고,
   상기 상도체의 노출된 단자들을 갖는 상기 단편들은 상도체 사이의 기계적·전기적 연결을 확고하게 하기 위한 상기 접합제에 의하여 상기 박스의 상기 중앙 공동의 내부에 용접되는 것을 특징으로 하는, 파이프라인 형태의 해저 도관용 전기 발열 케이블의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 박스는 폐쇄된 바닥 및 일련의 상기 저온 전도성 열용융 및 경화성 접합제를 함유하는 적어도 하나의 중앙 공동을 갖고,
   흐름성을 갖도록 상기 박스 및/또는 접합체를 가열하며,
   상기 상도체의 노출된 단자들을 갖는 상기 단편들은 상기 적어도 하나의 중앙 공동 내부에 도입 및 냉각되는 것을 특징으로 하는, 파이프라인 형태의 해저 도관용 전기 발열 케이블의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 박스는 폐쇄된 바닥 및 적어도 하나의 중앙 공동을 갖고,
   상기 상도체의 노출된 단자들을 갖는 단편들은 상기 적어도 하나의 중앙 공동의 내부에 도입되며,
   액체가 되도록 사전에 가열된 미리 정해진 상기 일련의 저온 접합제가 상기 상도체의 노출된 단자들을 갖는 상기 단편들을 포함하는 상기 적어도 하나의 중앙 공동 내로 흘리는 것을 특징으로 하는, 파이프라인 형태의 해저 도관용 전기 발열 케이블의 제조방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 접합제는 주석 용접용 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 파이프라인 형태의 해저 도관용 전기 발열 케이블의 제조방법.
5. 제2항에 있어서, 상기 접합제는 니켈 용접용 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 파이프라인 형태의 해저 도관용 전기 발열 케이블의 제조방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박스는 전도성 금속 재료로 제조된 것을 특징으로 하는, 파이프라인 형태의 해저 도관용 전기 발열 케이블의 제조방법.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박스는 비전도성 재료로 제조된 것을 특징으로 하는, 파이프라인 형태의 해저 도관용 전기 발열 케이블의 제조방법.
8. 파이프라인 형태의 해저 도관용 전기 발열 케이블에 있어서,
   상기 케이블은 서로에 대하여 개별적으로 절연된 일단의 상도체 및 상기 상도체의 단자가 서로 연결된 별모양의 접속 단자를 포함하고, 상기 케이블은 절연 피복재로 피복되고 상기 도관 둘레에 나선형으로 권취되며,
   상기 상도체의 상기 접속 단자가 적어도 하나의 단자에 개방되고 적어도 하나의 중앙 공동을 포함하는 박스를 포함하고,
   이러한 박스는 상기 박스의 상기 공동의 내부에 있는 상기 상도체의 노출된 단자들을 갖는 단편 사이의 기계적·전기적 연결을 확고하게 하기 위한 일련의 저온 전도성 열용융 및 경화성 접합제뿐만 아니라, 상기 각 상도체의 노출된 단자들을 갖는 상기 단편을 수용하기 위하여 배치된 것을 특징으로 하는, 파이프라인 형태의 해저 도관용 전기 발열 케이블.
9. 제8항에 있어서, 상기 일련의 접합제는 주석계 용접 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는, 파이프라인 형태의 해저 도관용 전기 발열 케이블.
10. 제8항에 있어서, 상기 일련의 접합제는 니켈계 용접 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는, 파이프라인 형태의 해저 도관용 전기 발열 케이블.
11. 제8항에 있어서, 상기 박스는 전도성 금속 재료로 제조된 것을 특징으로 하는, 파이프라인 형태의 해저 도관용 전기 발열 케이블.
12. 제8항에 있어서, 상기 박스는 비전도성 재료로 제조된 것을 특징으로 하는, 파이프라인 형태의 해저 도관용 전기 발열 케이블.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 박스는 노출된 도체들의 단편들에 대한 공통의 중앙 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는, 파이프라인 형태의 해저 도관용 전기 발열 케이블.
14. 제11항에 있어서, 상기 박스는 노출된 도체들의 단편들에 각각 할당되고, 각각의 공동 내에 개별적으로 용접된 다수의 공동을 포함하는 것을 특징으로 하는, 파이프라인 형태의 해저 도관용 전기 발열 케이블.

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