KR20140034831A - 필드 확대를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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진취앤 양
정 후앙
즈깡 쉬
지앙지앙 마
레이 꾸오
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Abstract

필드 확대를 위한 장치 및 방법. 지지 코어(30)는 필드 확대 장치에 의해 장치 속에 삽입된다. 필드 확대 장치는 방사상으로 확대 가능한 내면 및 방사상으로 확대 가능한 내면으로부터 방사상 외향으로 연장하는 평평한 표면을 형성하는 압력 인가 수단(20)을 갖는다. 장치는 탄성중합체 배관(10) 및 어댑터(40)를 포함한다. 탄성중합체 배관(10)은 후방 단부의 반대쪽의 전방 단부 및 거기를 통해 연장하여 지지 코어(30)를 수용하도록 구성된 축방향 구멍을 갖는다. 어댑터(40)는 방사상 외면(42) 및 방사상 외면(42)으로부터 방사상 외향으로 연장하는 평평한 표면(43)에 의해 형성된 계단부 (41), 및 거기를 통해 연장하는 축방향 구멍 (44)을 갖는다. 축방향 구멍 (44)은 탄성중합체 배관(10)의 축방향 구멍 (12)의 직경과 사실상 동일한 직경을 갖는다. 어댑터(40)는 압력 인가 수단(20)과 탄성중합체 배관(10) 사이에서 탄성중합체 배관(10)과 사실상 동축으로 배치되어, 후방 단부로부터 탄성중합체 배관(10) 속으로의 지지 코어(30)의 삽입에 응답하여, 어댑터(40)의 평평한 표면이 탄성중합체 배관(10)에 의해 압력 인가 수단(20)의 평평한 표면에 대해 밀리고, 어댑터(40)의 후방 단부와 탄성중합체 배관(10)의 전방 단부 사이의 경계면은 높은 마찰을 가져 어댑터(40) 및 탄성중합체 배관(10)이 일제히 방사상으로 확대하며, 어댑터(40)의 방사상 외면은 압력 인가 수단(20)의 방사상으로 확대 가능한 내면에 대해 방사상 외향 압력을 가한다. 필드 확대장치를 위한 장치 및 방법 및 필드 확대를 위한 방법.

Description

필드 확대를 위한 장치 및 방법 {DEVICE AND METHOD FOR FIELD EXPANSION}
이 발명은 일반적으로 필드 확대를 위한 장치 및 방법에 관한 것이며, 특히 구조적 무결성을 감소시키지 않고 필드 확대하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
필드 확대는, 슬리브(sleeve)가 반경 방향으로 확대하도록 슬리브의 내경보다 더 큰 외경을 갖는 지지 코어(support core)를 삽입함으로써, 기재 위에 슬리브를 적용하기 전에, 현장에서 탄성중합체 슬리브(elastomeric sleeve)를 연신하는 알려진 방법이다. 연신된 슬리브를 갖는 지지 코어가 기재 둘레에 배치된 후, 지지 코어가 제거되어 슬리브가 기재 위에서 수축하여 조여지게 함으로써 기재 위에서 전기, 공기 및/또는 물 절연이 달성되게 한다. 기재는 이어진 케이블, 종결된 케이블 또는 절연 또는 보호되기 위해 필요한 어떤 다른 형태든 될 수 있다.
현장에서의 필드 확대를 위한 종래의 슬리브는 전형적으로 그 한 단부에서 계단부(step portion)를 포함한다. 이 기술분야에서 숙련된 자에게 알려진 바와 같이, 계단부는 지지 코어가 슬리브의 다른 단부로부터 삽입될 때 슬리브의 축방향 배치(positioning)를 제공하고 삽입에 응답하여 계단형 단부의 방사상 확대를 허용한다. 그러나, 계단부는 슬리브의 구조적 무결성을 감소시키고, 그래서, 실제로는, 재료의 균열을 유발하고 절연 고장을 초래할 수 있는 응력 집중이 계단부에서 발생할 수 있을 것이다.
기재 위에 슬리브를 적용하기 위한 다른 옵션은 예압 냉간 수축 방법(pre-loaded cold shrink method) 및 푸시 온 방법(push-on method)을 포함한다. 예압 냉간 수축을 위한 슬리브는 설치 현장에 도착하기 전에 미리 연신되어 코어 상에 적재되어 있다. 푸시 온을 위한 슬리브는 필드 확대가 필요 없다. 예압 냉간 수축을 위한 슬리브 및 푸시 온을 위한 슬리브 둘 다 계단부를 갖지 않으며, 그러므로 무결성 문제를 갖지 않는다. 어떤 경우에는, 예압 냉간 수축을 위한 슬리브 및 푸시 온을 위한 슬리브는 편리한 설치의 목적 또는 어떤 다른 목적이든지를 위해 현장에서 확대되는 것이 요구된다. 그러나, 예압 냉간 수축을 위한 일부 슬리브 및 푸시 온을 위한 일부 슬리브의 구성은 종래의 필드 확대 방법에 의해 현장에서 그러한 종류의 슬리브를 확대하기 곤란하거나 또는 실행 불가능하게 한다.
[발명의 개요]
그러므로 슬리브의 구조적 무결성을 감소시키지 않고 현장에서 필드 확대를 허용하는 장치 및 방법을 달성하는 것이 바람직할 것이다.
한 양태에서, 이 발명의 실시예는 필드 확대 장치(field expansion apparatus) - 상기 필드 확대 장치는 방사상으로 확대 가능한 내면(radially expandable inner surface) 및 방사상으로 확대 가능한 내면으로부터 방사상 외향으로 연장하는 평평한 표면(flat surface)을 형성하는 압력 인가 수단(pressure applying means)을 가짐 - 에 의해 지지 코어(support core)가 삽입될 장치(device)를 제공하며, 상기 장치는: 후방 단부(rearward end)의 반대쪽에 있는 전방 단부(forward end) 및 거기를 통해 연장하고 지지 코어를 수용하도록 구성된 축방향 구멍(axial bore)을 갖는 탄성중합체 배관(elastomeric tubing); 및 방사상 외면에 의해 형성된 계단부(step portion) 및 방사상으로 외면으로부터 방사상 외향으로 연장하는 평평한 표면, 및 거기를 통해 연장하는 축방향 구멍 - 상기 축방향 구멍은 탄성중합체 배관의 축방향 구멍의 직경과 사실상 동일한 직경을 가짐 - 을 갖는 어댑터(adapter)를 포함하고; 어댑터는, 후방 단부로부터 탄성중합체 배관 속으로 지지 코어를 삽입하는 것에 응답하여, 어댑터의 평평한 표면이 탄성중합체 배관에 의해 압력 인가 요소의 평평한 표면에 대해 밀리도록, 압력 인가 수단과 탄성중합체 배관 사이에서 탄성중합체 배관과 사실상 동축으로 배치되며, 어댑터의 후방 단부와 탄성중합체 배관의 전방 단부 사이의 경계면은, 어댑터와 탄성중합체 배관이 일제히 방사상으로 확대하고, 어댑터의 방사상 외면은 압력 인가 수단의 방사상으로 확대 가능한 내면에 대해 방사상 외향 압력을 가하도록 높은 마찰을 갖는다.
다른 한 양태에서, 이 발명의 실시예는: 어댑터를 탄성중합체 배관과 동축으로 배치하는 - 상기 탄성중합체 배관은 후방 단부의 반대쪽의 전방 단부 및 거기를 통해 연장하고 지지 코어를 수용하도록 구성된 축방향 구멍을 갖고, 상기 어댑터는 방사상 외면 및 방사상 외면으로부터 방사상 외향으로 연장하는 평평한 표면에 의해 형성된 계단부, 및 거기를 통해 연장하는 축방향 구멍을 가지며, 상기 축방향 구멍은 탄성중합체 배관의 축방향 구멍의 직경과 사실상 동일한 직경을 가짐 - 단계; 어댑터의 방사상 외면을 필드 확대 장치의 압력 인가 수단에 의해 형성된 방사상으로 확대 가능한 내면과 맞물리는 단계; 및 축방향 구멍의 직경보다 더 큰 외경을 갖는 지지 코어를 후방 단부로부터 탄성중합체 배관 속으로 삽입하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
이 발명의 위 개요는 이 발명의 각각의 개시된 실시예 또는 모든 구현예를 설명하고자 하는 것은 아니다. 이어지는 도면 및 상세한 설명은 예시적인 실시예를 더 상세하게 예시한다.
이 발명의 실시예는 다음의 도면을 참조하여 더 잘 이해된다. 도면의 요소들은 반드시 서로에 대해 축척대로 그려진 것은 아니다.
<도 1>
도 1은 지지 코어가 삽입될 탄성중합체 배관의 횡단면도를 예시하고;
<도 2>
도 2는 종래의 방법을 이용하여 도 1의 탄성중합체 배관 속으로 지지 코어를 삽입하기 위한 공정의 횡단면 부분도를 예시하며;
<도 3>
도 3은 도 2의 공정에서 이용되는 필드 확대 장치의 일부를 예시하고;
<도 4>
도 4는 이 발명에 따른 방법의 실시예를 이용하여 도 1의 탄성중합체 배관 속으로 지지 코어를 삽입하기 위한 공정의 횡단면 부분도를 예시하며;
<도 5>
도 5는 이 발명에 따른 어댑터의 실시예의 사시도를 예시하고;
<도 6>
도 6은 도 5의 어댑터의 횡단면도를 예시하며;
<도 7>
도 7은 이 발명에 따른 커넥터의 실시예의 사시도를 예시하고;
<도 8>
도 8은 도 7의 커넥터의 횡단면도를 예시하며;
<도 9>
도 9는 이 발명에 따른 방법의 다른 한 실시예를 이용하여 도 1의 탄성중합체 배관 속으로 지지 코어를 압입하기 위한 공정의 횡단면도를 예시하며;
<도 10>
도 10은 이 발명에 따른 스페이서의 실시예의 평면도를 예시한다.
위 도면의 전반에 걸쳐, 유사한 인용부호는 비슷하거나, 유사하거나, 또는 일치하는 특징 또는 기능을 언급함을 알 것이다.
[발명의 상세한 설명]
아래의 바람직한 실시예들의 상세한 설명에서, 이 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면들이 참조된다. 첨부 도면은, 예시적으로, 이 발명이 실행될 수 있을 것인 특정한 실시예를 도시한다. 예시된 실시예는 이 발명에 따른 모든 실시예를 철저히 나타내려는 것이 아니다. 이 발명의 범위로부터 벗어남이 없이, 다른 실시예가 활용될 수 있을 것이고, 구조적 또는 논리적 변화가 만들어질 수 있을 것임을 알아야 한다. 그러므로, 아래의 상세한 설명은 한정적인 의미로 해석되지 않아야 하고, 이 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 한정된다.
아래의 상세한 설명에서는, 상세한 설명의 일부를 형성하며 이 발명이 실시될 수 있는 구체적인 실시예가 예시적으로 도시된 첨부 도면을 참조하기로 한다. 이와 관련하여, "좌", "우", "상", "하", "전", "후", "선행", "진행", "추적", 등과 같은 방향적 용어는 기술되는 도면의 방위를 기준으로 이용된다. 이 발명의 실시예의 구성요소들은 많은 상이한 배향으로 배치될 수 있기 때문에, 방향에 관한 용어는 예시를 위한 목적으로 사용되며 결코 한정적인 것이 아니다. 이 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 다른 실시예가 이용될 수도 있으며 구조적 또는 논리적 변경이 이루어질 수도 있음을 이해하여야 한다. 그러므로, 아래의 상세한 설명은 한정적인 의미로 해석되지 않아야 하고, 이 발명의 범위는 첨부된 특허청구의 범위에 의해 한정된다.
이하, 명료함을 위해, 여기에서는 케이블 접속 분야의 예에 의해 이 발명의 양태가 기술 및 예시된다. 그러나, 그러한 예시는 단지 예시적이며, 필드 확대 방법을 이용하는 밀봉 또는 보호와 관련된 모든 용도에서 이 장치 및 방법이 채택될 수 있음을 알고 있고 의도한다.
도 1은 지지 코어(도 2에서 인용부호 30으로 나타낸)가 현장에서 삽입되는 탄성중합체 배관(10)의 횡단면도를 예시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 탄성중합체 배관(10)은 후방 단부(13)의 반대쪽의 전방 단부(11), 및 지지 코어(30)를 수용하도록 구성된 탄성중합체 배관(10)을 통해 연장하는 축방향 구멍(12)을 포함한다. 탄성중합체 배관(10)은 전방 단부(11)(및 후방 단부(13))에 인접한 테이퍼 부(14)를 추가로 포함한다. 탄성중합체 배관(10)은, 예를 들어, 예압 냉간 수축을 위한 슬리브 및 푸시 온을 위한 슬리브인 종래의 슬리브일 수 있을 것이다.
이 기술분야에서 숙련된 자는 알 수 있듯이, 연신되지 않은 또는 이완된 탄성중합체 배관(10)의 축방향 구멍(12)의 직경 D1은 삽입될 지지 코어(30)의 외경 D2보다 더 작게 설계되어, 지지 코어(30)는 축방향 구멍(12) 내에 삽입될 때 탄성중합체 배관(10)이 확대하고, 지지 코어(30)의 제거시 기재(예를 들어, 연결 케이블) 위에서 조여지게 수축하게 한다.
도 2는 종래의 방법을 이용하여 도 1의 탄성중합체 배관(10) 속에 지지 코어(30)를 삽입하기 위한 공정의 횡단면 부분도를 예시한다. 방법에서, 지지 코어(30)는, 작동기(도시 안된)에 연결된 축(26), 압력 인가 수단(20), 및 지면 또는 다른 표면에 작동상 연결되는 브라켓(도시 안된)에 압력 인가 수단(20)을 기계적으로 연결하는 복수의 로드(25)를 기본적으로 포함하는, 필드 확대 장치에 의해 탄성중합체 배관(10) 속에 삽입된다. 작동 중에, 작동기는 축(26)을 거쳐 지지 코어(30) 상에 작용하여, 그것을 후방 단부(13)로부터 탄성중합체 배관(10) 속으로 당기고, 압력 인가 수단(20)은 전방 단부(11)의 근처에서 탄성중합체 배관(10)에 맞물려서 축방향으로의 그 위치를 고정시키고 지지 코어(30)의 병진운동(translation)을 유발하는 축방향 힘(axial force)에 반응할 것으로 기대된다. 삽입을 편리하게 하기 위해, 이 기술분야에서 숙련된 자에게 알려진 바와 같이, 지지 코어(30)는 테이퍼 구성(tapered configuration)을 갖는 호밍 헤드(homing head)(32)를 추가로 포함하는 것으로 예시된다.
자세하게는, 도 3을 보면, 압력 인가 수단(20)은 사실상 연속적인 원통형 내면(21)(도 2 참조)을 집합적으로 형성하도록 방사상으로 배열된 복수의 판형 압력 요소(plate-shaped pressure elements)(23), 및 복수의 압력 요소(23)의 각각의 방사상 외부 단부와 접속된 스프링 링(spring ring)(24)을 포함한다. 복수의 압력 요소(23)의 각각은 방사상으로 이동 가능하게 고정되고, 원통형 내면(21)은 복수의 압력 요소(23) 상의 방사상 외향 압력에 응답하여 방사상으로 확대 가능하다.
그러나, 탄성중합체 배관(10)의 테이퍼 전방 단부(tapered forward end)(11)는 탄성중합체 배관(10)의 테이퍼 전방 단부(11)와 복수의 압력 요소(23) 사이의 경계면 구성으로 인하여 복수의 압력 요소(23) 상의 방사상 외향 압력에 기여하지 않는다. 결과적으로, 탄성중합체 배관(10)의 전방 단부(11)는 지지 코어(30)가 축방향 구멍(12) 속에 삽입될 때 변형하기 쉬워 탄성중합체 배관(10)을 손상시킬 수 있을 것이다. 또한, 복수의 압력 요소(23)에 의해 형성된 원통형 내면(21)은 지지 코어(30)의 삽입에 응답하여 확대하지 않기 때문에, 지지 코어(30)의 호밍 헤드(32)는 탄성중합체 배관(10)의 전방 단부(11)로부터 벗어날 수 없고, 필드 확대 공정은 수행될 수 없다.
도 4는 이 발명에 따른 방법의 실시예를 이용하여 도 1의 탄성중합체 배관(10) 속으로 지지 코어(30)를 삽입하기 위한 공정의 횡단면 부분도를 예시한다.
우선, 탄성중합체 배관(10)은 어댑터(40)와 사실상 동축으로 배치된다. 그것은, 예를 들어, 이하에서 더 상세하게 기술되는 커넥터(50)에 의해 제자리에 유지될 수 있다. 방법을 수행하기 위한 어댑터(40)의 실시예는 도 5 및 도 6에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 어댑터(40)는 방사상 외면(42) 및 방사상 외면(42)으로부터 방사상 외향으로 연장하는 평평한 표면(43)에 의해 형성되는 계단부(41)를 포함한다. 어댑터(40)는 축방향 구멍(12)의 이완된 직경(relaxed diameter)과 사실상 동일한 이완된 직경을 갖는 축방향 구멍(44)을 추가로 포함하여 호밍 헤드(32) 및 지지 코어(30)가 거기를 통해 밀려 나갈 수 있게 한다. "사실상 동일한"은, 축방향 구멍(12)의 직경보다 약간 더 작거나 또는 더 큰 직경을 갖는 축방향 구멍(44)도 적용 가능함을 의미한다.
그 후, 어댑터(40)의 방사상 외면(42)은 복수의 압력 요소(23)에 의해 형성되는 압력 인가 수단(20)의 원통형 내면(21)과 맞물린다. 그러한 작동은, 예를 들어, 복수의 압력 요소(23)의 각각에 방사상 외향 힘(radially outward force)을 가하여 복수의 압력 요소(23)에 의해 형성된 원통형 내면(21)이 확대하게 하고; 그 후, 어댑터(40)의 방사상 외면(42)을 원통형 내면(21) 속에 배치하며; 그 후, 방사상 외향 힘을 제거함으로써, 실현될 수 있고, 그 결과로, 복수의 압력 요소(23)는, 연신되면 수축하려는 스프링 링(24)의 경향으로 인해, 스프링 링(24)에 의해 방사상 내향으로 이동하도록 강요되고, 그래서, 어댑터(40)의 방사상 외면(42)과 맞물리게 된다.
그 후, 지지 코어(30)가 탄성중합체 배관(10)의 축방향 구멍(12) 속으로 후방 단부(13)로부터 전방 단부(11)로 삽입된다. 지지 코어(30)는 축방향 구멍(12)의 직경 D1보다 더 큰 외경 D2을 가지므로, 탄성중합체 배관(10)은 지지 코어(30)의 삽입 중에 지지 코어(30)에 의해 거기에 가해진 방사상 외향 압력의 효과에 의해 방사상으로 확대하도록 강요된다. 더 자세하게는, 지지 코어(30) 및 호밍 헤드(32)가 도달하는 구역에 방사상 외향 압력 가해진다. 지지 코어(30)가 축방향 구멍(12) 내에서 미끄러지는 동안, 지지 코어(30)의 외면과 축방향 구멍(12)의 표면 사이의 마찰이 생성된다. 더 자세하게는, 지지 코어(30) 상의 축방향 후방으로의 마찰력 및 탄성중합체 배관(10) 상의 축방향 전방으로의 반대의 마찰력이 있다. 그래서, 탄성중합체 배관(10)의 전방 단부(11)는 어댑터(40)의 후방 단부(45)에 대해 맞대어지고, 그러므로, 어댑터(40)의 평평한 표면(43)이 복수의 압력 요소(23)에 의해 형성된 평평한 표면(22)에 맞대어진다. 그러한 방식으로, 탄성중합체 배관(10) 및 어댑터(40)는 축방향으로 고정된다.
어댑터(40)의 후방 단부(45)와 탄성중합체 배관(10)의 전방 단부(11) 사이의 경계면은, 그 경계면이, 호밍 헤드(32)가 어댑터(40)에 도달하기 전에, 어댑터(40)와 탄성중합체 배관(10)의 동등한 확대를 가능하게 하기에 충분히 높은 마찰을 갖도록 구성된다. 다시 말해서, 어댑터(40)와 탄성중합체 배관(10) 사이에서는 그 경계면에서 반경 방향으로의 정지마찰력이 압력 인가 수단(20)에 가해지는 어댑터(40)의 방사상 외면(42) 상의 방사상 내향 힘보다 더 크고, 그러므로 어댑터(40)의 후방 단부(45)와 탄성중합체 배관(10)의 전방 단부(11) 사이에는 아무런 상대 이동도 발생하지 않는다. 호밍 헤드(32)가 탄성중합체 배관(10)을 통과하고 어댑터(40)에 도달하면, 호밍 헤드(32)는 호밍 헤드(32)와 어댑터(40) 사이의 접촉 경계면에서 어댑터(40) 상에 방사상 외향 힘을 가한다. 결과적으로, 어댑터(40)의 방사상 외면(42)은 복수의 압력 요소(23) 상에 방사상 외향 힘을 가한다. 이러한 방식으로, 복수의 압력 요소(23)는 방사상 외향으로 이동하도록 강요되고, 원통형 내면(21)은 확대하여 호밍 헤드(32)가 탄성중합체 배관(10)의 밖으로 밀려나가도록 허용한다.
어댑터(40)의 후방 단부(45)와 탄성중합체 배관(10)의 전방 단부(11) 사이의 경계면에서의 높은 마찰은 서로 접촉하고 있는 높은 마찰 계수를 갖는 어댑터(40) 및 탄성중합체 배관(10)의 적합한 재료를 선택함으로써 실현될 수 있음을 알아야 한다. 예를 들어, 어댑터(40) 및 탄성중합체 배관(10)은 액체 실리콘 고무, 에틸렌 프로필렌 고무 (EPR), 에틸렌 프로필렌 다이엔 단량체 고무 (EPDM(ethylene propylene diene monomer rubber)) 또는 어떤 다른 적합한 재료로든 될 수 있다. 바람직하게는, 어댑터(40)는 평평한 표면(43)으로부터 후방으로 연장하고 어댑터(40)의 후방 단부(45)까지 연장하는 제2 방사상 외면(46)을 추가로 포함하며, 제2 방사상 외면(46)은 충분히 큰 접촉 면적을 보장하기 위해 탄성중합체 배관(10)의 전방 단부(11)의 직경보다 더 큰 직경을 갖고, 그러므로 어댑터(40)의 후방 단부(45)와 탄성중합체 배관(10)의 전방 단부(11) 사이의 충분한 마찰력을 갖는다.
필드 확대 장치는 다양한 형태로 취해질 수 있음을 알아야 한다. 예를 들어, 복수의 압력 요소(23)의 각각은 제각각의 스프링에 의해 방사상으로 이동 가능하게 고정될 수 있을 것이다. 대안적으로, 스프링(24)은 공기식 또는 유체역학적 구동 시스템 등으로 대체될 수 있다. 그리고, 이 발명에 따른 장치 및 방법은 어떤 적합한 필드 확대 장치와든 이용될 수 있다.
바람직하게는, 지지 코어(30)를 축방향 구멍(12) 속에 삽입하기 전에, 축방향 구멍(12)의 표면 및 지지 코어(30)의 외면에 윤활 층이 도포되어 지지 코어(30)가 더 매끈하게 삽입될 수 있게 한다. 또한, 그러한 윤활 층은 구멍(12)의 표면과 절연될 케이블의 표면 사이의 밀봉 층으로서 작동한다. 한 예에서, 윤활 층은 그리스, 겔, 오일 또는 어떤 다른 적합한 물질이든 포함할 수 있을 것이다. 윤활 층은, 예를 들어 3×105 mPa·s 초과의 고점도를 가져서, 윤활 층이 작동 중에 쉽게 흐르지 않게 하고 축방향 구멍(12)의 표면을 따라 균일하게 분포된 채로 남아 있게 할 수 있는 것이 바람직할 것이다. 이러한 방식으로, 윤활 층의 불균일 분포로 인한 절연 고장의 우려가 낮춰지거나 또는 제거될 수 있다.
어댑터(40)의 후방 단부(45)는 도 5에서 예시적으로 환형 바디의 형태로 예시되어 있다. 그러나, 어댑터(40)는 그러한 구성으로 한정되지 않는다. 어댑터(40)의 후방 단부(45)는, 예를 들어, 직사각형, 육각형, 팔각형 등, 그러한 구성이 탄성중합체 배관(10)의 전방 단부(11)와의 충분히 큰 접촉 면적을 제공하여, 압력 인가 수단(20)의 방사상 내향 힘을 극복하기에 충분히 큰 정지 마찰을 발생시킬 수 있는 한, 어떤 적합한 형상의 외면이든 가질 수 있다.
도 7 및 도 8은, 어댑터(40)를 탄성중합체 배관(10)과 동축으로 배치하기 위한, 위에 기술된 방법을 수행하기 위해 채택될 수 있는 커넥터(50)의 실시예를 예시한다. 예시적 커넥터(50)는 원통형 외면(51) 및 필드 확대 장치의 축(26)이 통과하게 하는 축방향 구멍(52)을 포함한다. 커넥터(50)는 탄성중합체 배관(10)의 축방향 구멍(12)의 직경 및 어댑터(40)의 축방향 구멍(44)의 직경과 사실상 동일한 외경 D3을 가져서 커넥터(50)가 그것이 어댑터(40) 및 탄성중합체 배관(10) 내에 배치될 때 어댑터(40)와 탄성중합체 배관(10) 사이에 사실상 동축적 정렬을 제공하게 한다. "사실상 동일한"은, 탄성중합체 배관(10)의 축방향 구멍(12)의 직경 및 어댑터(40)의 축방향 구멍(44)의 직경보다 약간 더 작거나 또는 더 큰 외경을 갖는 커넥터(50)도 적용할 수 있음을 의미한다.
작동에서는, 지지 코어(30)의 호밍 헤드(32)가 삽입 중에 커넥터(50)의 후방 단부와 맞물릴 때, 커넥터(50)는 축방향 외향으로 밀리고, 결국 어댑터(40)를 벗어나며, 또다른 어댑터 및 탄성중합체 배관을 연결하도록 재사용될 수 있을 것이다.
예시된 바와 같이, 커넥터(50)는 그 전방 단부에서의 플랜지(53)를 추가로 포함하여, 커넥터(50)가 축방향 구멍(12) 속에 예정된 깊이로 삽입되는 것을 보장한다.
플랜지(53)는 필수적 특징부가 아니며, 원하면 활용될 수 있는 임의의 특징부임을 알아야 한다. 또한, 커넥터(50)는 어댑터(40) 및 탄성중합체 배관(10)의 축방향 구멍 내에 배치되는 것으로 예시됨을 알아야 한다. 그러나, 커넥터(50)는 그러한 구성에 한정되지 않으며, 어떤 다른 적합한 구성이든 적용할 수도 있다. 예를 들어, 커넥터(50)는 탄성중합체 배관(10)의 일정한 직경 외면의 적어도 일부 및 어댑터(40)의 제2 방사상 외면(46)의 적어도 일부의 둘레에 제각기 꼭 끼워맞춤(snug fit)으로 배치되는(예를 들어, 밀어지는) 탄성중합체 배관일 수 있을 것이다.
커넥터(50)를 이용하지 않고 탄성중합체 배관(10)에 동축으로 인접하게 어댑터(40)를 배치하는 것이 실현 가능할 것임을 알아야 한다. 예를 들어, 어댑터(40)는 압력 인가 수단(20)과 맞물릴 수 있고 초기 단계에서 탄성중합체 배관(10)과 동축으로 손으로 유지되고, 그 후, 지지 코어(30)를 탄성중합체 배관(10) 속에 삽입하며, 그 후, 수동 유지력이 제거된다. 지지 코어(30)의 삽입 중에 압력 인가 수단(20)과 탄성중합체 배관(10) 사이에 어댑터(40)가 압착되므로, 탄성중합체 배관(10)과 어댑터(40) 사이의 동축적 정렬(coaxial alignment)이 유지된다.
위로부터, 이 발명에 따른 장치 및 방법을 채택함으로써 달성할 수 있는 장점은, 슬리브, 예를 들어, 예압 냉간 수축을 위한 슬리브 및 푸시 온을 위한 슬리브가 그것을 위한 현재의 주형에 어떤 변화도 없이 종래의 필드 확대 장치를 이용하여 현장에서 확대될 수 있다. 다시 말해서, 이 발명에 따른 장치 및 방법을 채택함으로써, 예압 냉간 수축을 위한 슬리브 및 푸시 온을 위한 슬리브는 기재 위에 슬리브를 적용하기 위한 적어도 두 종류의 방법과 양립할 수 있다. 그러므로 이 발명에 따른 장치 및 방법은 비용에 민감한 용도에서 유리하다.
또한, 슬리브, 예를 들어, 예압 냉간 수축을 위한 슬리브 및 푸시 온을 위한 슬리브를 현장에서 필드 확대하는 것은, 슬리브가 확대되는 크기가 이어지거나 또는 종결될 케이블의 직경에 따라 사용자에 의해 결정될 수 있다는 점에서 유리하다. 바람직하게는, 탄성중합체 배관(10)은 45 미만의 쇼어 A 경도를 갖는 재료 또는 300% 초과의 연신을 갖는 재료, 예를 들어, 액체 실리콘 고무로 되어, 탄성중합체 배관(10)이 넓은 직경 범위의 케이블에 적용할 수 있게 한다.
또한, 탄성중합체 배관(10)은 종래의 필드 확대 방법에서 이용되는 종래의 슬리브의 경우에서처럼 계단부를 갖지 않으므로, 계단부에서의 응력 집중에 의해 유발되는 절연 고장의 우려가 낮춰지거나 또는 제거된다.
도 9는 이 발명에 따른 방법의 다른 한 실시예를 이용하여 도 1의 탄성중합체 배관(10) 속에 지지 코어(30)를 삽입하기 위한 공정의 횡단면도를 예시한다. 도 4에 예시된 공정에 비해, 이 공정은 삽입 중에 탄성중합체 배관(10)의 후방 단부(13)와 지지 코어(30) 사이에 틈을 제공하기 위해 지지 코어(30)의 전방 단부의 둘레에 스페이서(60)를 배치하는 것을 추가로 포함하며,그 장점은 다음의 기술로부터 명백해질 것이다.
도 9의 실시예 공정에 적용할 수 있는 스페이서(60)는 도 10에 도시되어 있다. 스페이서(60)는 베이스 부(61) 및 베이스 부(base portion)(61)로부터 연장하는 복수의 핑거(finger)(62)를 갖는 패드를 포함한다. 스페이서(60)는 탄성중합체 배관(10)의 경도보다 더 크고 지지 코어(30)의 경도보다 더 작은 경도를 갖는 탄성중합체로 될 수 있을 것이다. 예를 들어, 스페이서(60)는 40 내지 70의 쇼어 D 경도의 탄성중합체를 포함하지만, 탄성중합체 배관(10)은 50 내지 75의 쇼어 A 경도의 탄성중합체를 포함한다. 바람직하게는, 복수의 핑거(62)의 단부 및 베이스 부(61)와의 복수의 핑거(62)의 결합부(joining portion)는 탄성중합체 배관(10)의 내면에 대한 어떤 손상의 우려든 저감하거나 또는 제거하도록 둥그스름하게 된다.
작동에서, 스페이서(60)는 지지 코어(30)의 전방 단부에 인접한 외면의 둘레에 둘러지며, 그 후 스페이서(60)와 함께 지지 코어(30)가 축방향 구멍(12) 속에 삽입된다. 스페이서(60)는 축방향 구멍(12) 속에 예정된 깊이만큼 삽입되어 베이스 부(61)는 축방향 구멍(12)의 외측에 남아 있고, 베이스 부(61)에서의 패드의 엣지는 축으로부터 외향으로 감겨, 스페이서(60)는 탄성중합체 배관(10)의 후방 단부(13)에 머물고 후방 단부(13)와 지지 코어(30) 사이에 틈을 유지하는 방식으로, 지지 코어(30)의 삽입 중에 베이스 부(61)가 축방향 구멍(12) 속으로 끌려들어가는 것이 방지된다. 호밍 헤드(32)가 탄성중합체 배관(10)의 밖으로 밀려나간 후, 스페이서(60)가 제거되고 또다른 지지 코어를 삽입하기 위해 재사용될 수 있을 것이다.
바람직하게는, 스페이서(60)와 탄성중합체 배관(10) 사이의 마찰 계수는 스페이서(60)와 지지 코어(30) 사이의 마찰계수보다 더 커서 지지 코어(30)가 더 원활하게 삽입될 수 있게 한다.
스페이서(60)는 도 10에 예시된 구성에 한정되는 것이 아님을 알아야 한다. 스페이서(60)는, 예를 들어, 복수의 분리된 핑거인 어떤 적합한 형태든 취할 수 있을 것이다. 작동에서, 복수의 분리된 핑거는, 예를 들어, 접착제 테이프에 의해 지지 코어(30)의 외면을 따라 축방향 위치에 고정된다. 그러한 위치에 고정된 복수의 분리된 핑거와 함께 지지 코어(30)가, 길다란 복수의 분리된 핑거를 축방향 구멍(12)의 외측에 남긴 채, 축방향 구멍(12) 속에 예정된 깊이만큼 삽입된 후, 접착제 테이프가 제거된다. 결과적으로, 분리된 핑거의 외측부는 축으로부터 외향으로 감겨, 스페이서(60)는 탄성중합체 배관(10)의 후방 단부(13)에 머물고 후방 단부(13)와 지지 코어(30) 사이에 틈을 남기는 방식으로, 지지 코어(30)의 삽입 중에 그 부분이 축방향 구멍(12) 속으로 끌려들어가는 것을 방지한다.
위로부터, 열거된 장점 외에, 스페이서(60)의 구성은 구멍(12)의 표면과 지지 코어(30)의 외면 사이의 경계면 면적을 저감시켜 지지 코어(30)가 더 용이하게 또는 더 빠른 속도록 삽입될 수 있게 한다.
또한, 축방향 구멍(12)의 표면과 지지 코어(30)의 외면 사이에 틈이 제공되므로, 축방향 구멍(12)의 표면을 따라 윤활제가 균일하게 분포되어 남겨질 수 있다.
또한, 스페이서(60)의 재료가 탄성중합체 배관(10)의 재료보다 더 경성이므로, 지지 코어(30)의 삽입 중에 탄성중합체 배관(10)의 후방 단부(13)에서의 심각한 변형이 방지된다.
이 발명에 따른 방법 및 장치는 테이퍼 부를 갖는 탄성중합체 배관으로 예시된다. 그러나, 이 방법 및 장치는 거기에 한정되는 것이 아니다. 방법 및 장치는, 예를 들어, 일정한 직경을 갖는 탄성중합체 배관인, 어떤 다른 적합한 구성이든 갖는 탄성중합체 배관에든 적용될 수 있다.
여기의 이 발명에서는, 장치 실시예의 작동이 예시적 목적으로 방법 실시예를 참조하여 기술될 수 있을 것이다. 그러나, 이 발명의 장치의 작동 및 방법의 구현은 서로 독립적일 수 있을 것임을 알아야 한다. 즉, 개시된 장치 실시예는 다른 방법에 따라 작동할 수 있을 것이며, 개시된 방법 실시예는 다른 장치를 통해 구현될 수 있을 것이다.
위에 기술된 실시예는 이 발명을 한정하기 보다는 기술하기 위해 제공된 것임을 알아야 하며, 이 기술분야에서 숙련된 자가 쉽게 알 수 있는 바로서, 이 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 수정 및 변화가 있을 수 있음을 알아야 한다. 그러한 수정 및 변화는 이 발명의 범위 및 첨부된 특허청구의 범위 내에 있는 것으로 간주된다. 이 발명의 보호 범위는 첨부된 특허청구의 범위에 의해 정해진다. 또한, 특허청구의 범위에서의 어떤 인용부호든 특허청구의 범위를 한정하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 동사 "포함하다" 및 그 활용형을 이용하는 것은 특허청구의 범위에서 언급된 것이 아닌 다른 요소 또는 단계를 배제하는 것이 아니다. 요소 또는 단계의 앞에 있는 부정관사 "a" 또는 "an"은 그러한 요소 또는 단계가 복수로 존재하는 것을 배제하지 않는다.

Claims (15)

  1. 필드 확대 장치 - 상기 필드 확대 장치는 방사상으로 확대 가능한 내면 및 방사상으로 확대 가능한 내면으로부터 방사상 외향으로 연장하는 평평한 표면을 형성하는 압력 인가 수단을 가짐 - 에 의해 지지 코어가 삽입될 장치로서:
    후방 단부의 반대쪽의 전방 단부 및 거기를 통해 연장하여 지지 코어를 수용하도록 구성된 축방향 구멍을 갖는 탄성중합체 배관;
    및방사상 외면 및 방사상 외면으로부터 방사상 외향으로 연장하는 평평한 표면에 의해 형성된 계단부, 및 거기를 통해 연장하는 축방향 구멍 - 상기 축방향 구멍은 탄성중합체 배관의 축방향 구멍의 직경과 사실상 동일한 직경을 가짐 - 을 갖는 어댑터를 포함하고;
    어댑터는 압력 인가 수단과 탄성중합체 배관 사이에서 탄성중합체 배관과 사실상 동축으로 배치되어, 후방 단부로부터 탄성중합체 배관 속으로의 지지 코어의 삽입에 응답하여, 어댑터의 평평한 표면이 탄성중합체 배관에 의해 압력 인가 수단의 평평한 표면에 대해 밀리고, 어댑터의 후방 단부와 탄성중합체 배관의 전방 단부 사이의 경계면은 높은 마찰을 가져 어댑터 및 탄성중합체 배관이 일제히 방사상으로 확대하며, 어댑터의 방사상 외면은 압력 인가 수단의 방사상으로 확대 가능한 내면에 대해 방사상 외향 압력을 가하는, 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    탄성중합체 배관과 어댑터 사이의 축방향 정렬을 제공하도록 구성된 커넥터를 추가로 포함하는, 장치.
  3. 제2항에 있어서, 커넥터는 축방향 구멍의 직경과 사실상 동일한 직경을 갖는 원통형 외면을 포함하고 축방향 구멍의 각각의 적어도 일부 내에 배치되는, 장치.
  4. 제1항에 있어서, 탄성중합체 배관은 45 미만의 쇼어 A 경도를 갖는, 장치.
  5. 제1항에 있어서, 탄성중합체 배관은 실리콘 고무, 에틸렌 프로필렌 고무, 및 에틸렌 프로필렌 다이엔 단량체 고무 중 하나를 포함하는, 장치.
  6. 제1항에 있어서, 탄성중합체 배관 및 어댑터는 300%를 초과하는 연신율을 갖는 탄성중합체를 포함하는, 장치.
  7. 제1항에 있어서, 어댑터는 평평한 표면으로부터 후방으로 연장하고 어댑터의 후방 단부까지 연장하는 제2 방사상 외면을 추가로 포함하고, 제2 방사상 외면의 직경은 탄성중합체 배관의 외경보다 더 큰, 장치.
  8. 제7항에 있어서, 탄성중합체 배관은 전방 단부에서 테이퍼를 이루고, 제2 방사상 외면의 직경은 탄성중합체 배관의 최전방 위치에서의 외경보다 더 큰, 장치.
  9. 제1항에 있어서, 탄성중합체 배관의 축방향 구멍의 표면 및 지지 코어의 외면에 도포되는 3×105 mPa·s 초과의 점도를 갖는 윤활 층을 추가로 포함하는, 장치.
  10. 제1항에 있어서, 탄성중합체 배관 속에 지지 코어를 삽입하는 동안에, 탄성중합체 배관의 축방향 구멍과 지지 코어 사이에서 탄성중합체 배관의 후방 단부에 배치되도록 구성된 스페이서를 추가로 포함하는, 장치.
  11. 제10항에 있어서, 스페이서는 베이스 부 및 베이스 부로부터 연장하는 복수의 핑거를 갖는 패드를 포함하고, 패드는 탄성중합체 배관의 경도보다 더 크고 지지 코어의 경도보다 더 작은 경도를 갖는 탄성중합체를 포함하는, 장치.
  12. 방법으로서:탄성중합체 배관과 사실상 동축으로 어댑터를 배치하는 - 상기 탄성중합체 배관은 후방 단부의 반대쪽의 전방 단부 및 거기를 통해 연장하여 지지 코어를 수용하도록 구성된 축방향 구멍을 갖고, 상기 어댑터는 방사상 외면 및 방사상 외면으로부터 방사상 외향으로 연장하는 평평한 표면에 의해 형성된 계단부, 및 거기를 통해 연장하는 축방향 구멍을 가지며, 상기 축방향 구멍은 탄성중합체 배관의 축방향 구멍의 직경과 사실상 동일한 직경을 가짐 - 단계;
    어댑터의 방사상 외면을 필드 확대 장치의 압력 인가 수단에 의해 형성된 방사상으로 확대 가능한 내면과 맞물리는 단계;
    축방향 구멍의 직경보다 더 큰 외경을 갖는 지지 코어를 후방 단부로부터 탄성중합체 배관 속에 삽입하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서:
    삽입 단계의 전에, 탄성중합체 배관의 축방향 구멍의 표면 및 지지 코어의 외면에 3×105 mPa·s 초과의 점도를 갖는 윤활 층을 도포하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    삽입 단계의 전에, 지지 코어의 전방 단부의 둘레에 스페이서를 배치하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 스페이서는 베이스 부 및 베이스 부로부터 연장하는 복수의 핑거를 갖는 패드를 포함하고, 패드는 탄성중합체 배관의 경도보다 더 크고 지지 코어의 경도보다 더 작은 경도를 갖는 탄성중합체를 포함하는, 방법.
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