KR20160028419A - 최적화된 강철 와이어 보강 층을 갖는 호스 - Google Patents
최적화된 강철 와이어 보강 층을 갖는 호스 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20160028419A KR20160028419A KR1020157036870A KR20157036870A KR20160028419A KR 20160028419 A KR20160028419 A KR 20160028419A KR 1020157036870 A KR1020157036870 A KR 1020157036870A KR 20157036870 A KR20157036870 A KR 20157036870A KR 20160028419 A KR20160028419 A KR 20160028419A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- steel wire
- reinforcement layer
- layer
- ratio
- hose
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 212
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 212
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 title claims abstract description 95
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 200
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 59
- 239000013536 elastomeric material Substances 0.000 claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 17
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 12
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 15
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 10
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009954 braiding Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000009940 knitting Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 4
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 4
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 3
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 3
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 2
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 2
- MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N butadiene-styrene rubber Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- -1 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 239000011115 styrene butadiene Substances 0.000 description 2
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 2
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 2
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005483 Hooke's law Effects 0.000 description 1
- 241000755266 Kathetostoma giganteum Species 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004433 Thermoplastic polyurethane Substances 0.000 description 1
- 239000004699 Ultra-high molecular weight polyethylene Substances 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000002318 adhesion promoter Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000003323 beak Anatomy 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- NTXGQCSETZTARF-UHFFFAOYSA-N buta-1,3-diene;prop-2-enenitrile Chemical compound C=CC=C.C=CC#N NTXGQCSETZTARF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000006071 cream Substances 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N iron;methane Chemical compound C.[Fe].[Fe].[Fe] KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229920001084 poly(chloroprene) Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 1
- 229920006344 thermoplastic copolyester Polymers 0.000 description 1
- 229920006345 thermoplastic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229920000785 ultra high molecular weight polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
- B32B7/02—Physical, chemical or physicochemical properties
- B32B7/022—Mechanical properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B1/00—Layered products having a non-planar shape
- B32B1/08—Tubular products
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
- F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
- F16L11/08—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/12—Layered products comprising a layer of synthetic resin next to a fibrous or filamentary layer
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
- F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
- F16L11/08—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall
- F16L11/081—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall comprising one or more layers of a helically wound cord or wire
- F16L11/082—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall comprising one or more layers of a helically wound cord or wire two layers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
- F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
- F16L11/08—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall
- F16L11/081—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall comprising one or more layers of a helically wound cord or wire
- F16L11/083—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall comprising one or more layers of a helically wound cord or wire three or more layers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
- F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
- F16L11/08—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall
- F16L11/085—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall comprising one or more braided layers
- F16L11/086—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall comprising one or more braided layers two layers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
- F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
- F16L11/08—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall
- F16L11/085—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall comprising one or more braided layers
- F16L11/087—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall comprising one or more braided layers three or more layers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
- F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
- F16L11/08—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall
- F16L11/088—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall comprising a combination of one or more layers of a helically wound cord or wire with one or more braided layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
- B32B2262/10—Inorganic fibres
- B32B2262/103—Metal fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2274/00—Thermoplastic elastomer material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
- B32B2307/51—Elastic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
- B32B2307/54—Yield strength; Tensile strength
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2597/00—Tubular articles, e.g. hoses, pipes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
고압 호스 내의 강철 와이어의 동일한 하중 상태를 개선하기 위해, 상이한 하중 신장률 성질을 갖는 강철 와이어가 호스의 후속의 보강 층 내로 도입된다. 하중 신장률의 차이는 인장 강도/파단 신장률인 와이어의 E-비율에 의해 정량화된다. 반경 방향으로 가장 외부의 강철 와이어 보강 층의 강철 와이어는 최고 E-비율을 갖고, 한편 반경 방향으로 가장 내부의 강철 와이어 보강 층은 최저 E-비율을 갖는다. 임의의 강철 와이어 보강 층의 E-비율은 임의의 내부에 놓인 강철 와이어 보강 층의 E-비율보다 낮지 않다. 강철 와이어의 E-비율은 열 처리 또는 기계 처리 중 어느 한쪽에 의해 영향을 받을 수 있다. 기계 처리에서, 크림프 또는 벤드가 예비 성형 장치를 통해 이들을 안내함으로써 와이어 내로 도입될 수 있다.
Description
본 발명은 고압 호스 또는 유압 호스로서도 알려져 있는 압력 하의 유체를 반송하는 호스 그리고 이러한 종류의 호스를 제조하는 방법에 관한 것이다.
유압유, 물 그리고 또한 증기 또는 가스 등의 고압 하의 유체를 반송하는 고압 가요성 호스는 서로에 대해 이동될 수 있는 부품들 사이에서 운동 또는 유체를 효과적으로 전달하는 모든 종류의 장비 및 차량 내에 어디에나 존재한다.
전형적으로, 이들 종류의 호스는 1개 이상의 보강 층이 나선형으로 권취되고 한편 탄성중합체 재료의 중간 층에 의해 반경 방향으로 분리되는 유체를 수용하는 탄성중합체 코어 튜브(elastomer core tube)를 포함한다. 보강부가 손상되지 않도록 이것을 덮는 외부 층이 일반적으로 가장 외부의 보강 층 상에 가해진다.
보강 층은 이것이 호스에 강도를 부여하고 또한 가요성으로 호스를 유지한다는 점에서 호스의 기능에 중요하다. 보강 층은 유체를 통해 전파되는 충격파에 의한 상당한 가변 압력을 견딜 수 있어야 한다. 호스가 가혹한 환경에서 많이 사용되고 고온 또는 저온의 침식성 유체를 반송하므로, 보강 층은 이들 상황에서도 그 강도 성질, 가요성 및 내피로성을 유지하여야 한다.
이전에, 긴 사슬의 합성 폴리아미드계 아라미드 또는 초-고분자량 폴리에틸렌 배향 섬유 등의 신규한 합성 보강 섬유로부터의 기대가 높았지만, 고압 호스를 보강하는 가장 많이 사용되는 재료는 여전히 아마도 접착제 층이 코팅되는 평범한 강철 와이어이다.
강철 와이어는 다음과 같이 많은 방식으로 코어 튜브 주위에 가해질 수 있다:
- 와이어가 나선형 방식으로 서로에 평행하게 권취되는 나선형 호스. 바람직하게는, 보강 층은 쌍으로 형성되고, 한 쌍의 부재의 와이어가 반대 방향으로 권취되고, 중간 중합체 또는 탄성중합체 층에 의해 분리된다. 또는,
- 보강 층은 편조형일 수 있고, 이것은 한 쌍의 나선형 층이 중간 탄성중합체 층 없이 함께 근접하게 권취되는 것으로서 설명될 수 있다. 각각의 나선형 층의 와이어는 리본으로 그룹화되고, 하나의 층의 리본은 다른 층의 리본과 인터위빙(interweaving)된다. 인터위빙은 평직(plain weave), 능직(twill weave) 또는 수자직(satin weave)에 따를 수 있다.
호스 내의 강철 와이어는 종래로부터 강철 와이어에 대한 접선 벡터(tangent vector)와 나선의 축 사이의 각도로서 설정되는 나선 각도 하에서 권취된다. 각도가 소위 '중립 각도(neutral angle)'에 근접할 때에, 보강부는 압력이 호스에 가해질 때에 중립으로 거동할 것이고: 호스는 단축 또는 신장되지 않을 것이다. 중립 각도는 약 54˚44'인 Atan(
)이다
기계적 관점으로부터, 호스는 일부의 기본 요건을 충족시켜야 한다:
- 이것은 충분한 파열 압력(BP: burst pressure) 즉 시편의 가장 약한 벽 부분이 항복되는 압력을 가져야 한다. 파열 압력은 특히 파단 하중 그리고 보강 층 내의 보강 섬유의 개수에 직접적으로 의존하는 인자이다. 다른 인자는 호스의 구성: 층의 개수, 층의 반경 방향 위치, 놓인 각도, 나선형 또는 편조형, 사용된 고무 등이다.
- 호스는 그 파열 압력 아래의 어떤 작업 압력(WP: working pressure)에서 사용되어야 한다. 호스의 적용 분야에 따라, 유압 적용 분야에 대해 일반적으로 4로 설정되는 안전 인자(safety factor)가 사용된다. 호스가 사용되고자 의도되는 압력은 그에 따라 파열 압력의 1/4보다 크지 않아야 한다.
- 호스에 예컨대 펌핑 사이클, 밸브 폐쇄, 유체 해머(fluid hammer) 그리고 다른 과도한 임펄스(abuse impulse)로 인해 임펄스 압력이 적용될 때에, 수명 시험이 이들 현상의 영향을 시뮬레이션하는 데 사용된다. 임펄스 수명 시험 중에, 호스의 일편에는 0에 근접한 수치로부터 작업 압력의 (호스 구성에 따라) 125% 또는 133%까지 그리고 또한 어떤 반복 속도 및 작동 주기(duty cycle)로써 구형파 압력 하중이 부여된다. 시험은 호스의 파단으로 인해 또는 규정된 횟수의 사이클이 도달된 때에 중 어느 한쪽의 경우에 중단된다. 아마도, 존속한 시편에는 호스의 최종 성능을 평가하는 최종 파열 시험이 적용된다.
강철 와이어 보강 고압 호스의 분야에서의 다음의 종래 기술은 본 발명과 특히 관련된다:
- 제JP 2005 291466호[요코하마 러버 컴퍼니 리미티드(Yokohama Rubber Co Ltd)]는 호스의 보강 층 내로의 와이어의 합체 전에 2차원 파형 또는 3차원 나선형 형상을 수용한 강철 필라멘트의 층을 포함하는 호스를 기재하고 있다. 파형 또는 나선형 형상은 와이어가 그 파단 하중의 20%에서 적어도 0.35만큼 그러나 15% 이하만큼 신장되도록 구성되어야 한다. 그 목적은 호스를 통한 펄스 파동을 감쇠시키는 것이다. 와이어는 호스 전체를 통해 동일하게 형성된다. 그 문제점은 모든 와이어가 그 능력의 최대치까지 하중을 받을 수 있는 것은 아니라는 것이다.
- 제US 4273160호[파커-한니핀(Parker-Hannifin)]는 하나의 층 내의 재료의 탄성 계수가 반경 방향으로 외향으로 가면서 증가되는 적어도 2개의 층의 스트랜드형 보강부를 갖는 가요성 고압 호스를 기재하고 있다. 본문의 언급에 따르면, 금속 와이어가 외부 층에만 사용되고, 한편 내부 층은 합성 섬유로 제조된다. 그러므로, 2개의 상이한 종류의 재료가 요구된다.
- 제WO 2007/020503호[이튼 코포레이션(Eaton Corporation)]는 내부 층의 인장 강도가 외부 층보다 낮은 인장 강도를 갖는 상이한 인장 강도를 갖는 적어도 2개의 보강 층을 포함하는 고압 호스를 기재하고 있다. 와이어의 더 낮은 인장 강도가 강철 와이어의 피로 수명의 증가 그에 따라 펄스 수명의 증가로 이어지는 것으로 가정된다. 상이한 인장 클래스(tensile class)의 강철 와이어의 단일의 호스에서 사용된다. 이들 와이어의 파단 신장률(elongation at break)은 언급되어 있지 않다.
- 제EP 0200253호[베카트(Bekaert)]는 더 높은 파단 신장률을 갖기 위해 모두가 응력 완화된 강철 와이어로써 보강된 호스를 처리하는 방법을 기재하고 있다. 호스의 파열 압력의 90% 초과의 높은 '사전 처리 압력(preconditioned pressure)'을 가함으로써, 와이어는 최적의 하중 공유(optimal load sharing) 시에 영구적으로 신장된다. 상기 방법은 약간 위험한 추가적인 부가 처리이다.
종래 기술의 호스는 그에 따라 본 발명의 발명자가 아래에서 설명되는 혁신적인 고압 호스로써 해결한 언급된 문제점을 겪는다.
본 발명의 주요 목적은 종래 기술의 문제점을 없앤 호스를 제공하는 것이다. 본 발명의 추가의 목적은 파열 시에 모든 보강부가 동일하게 그리고 그 최대치로 하중을 받도록 모든 보강 층들 사이에서 최적의 하중 공유를 갖는 보강 호스를 제공하는 것이다. 추가의 목적은 호스의 임펄스 수명을 개선하기 위해 파열 압력에서 그리고 또한 임의의 중간 압력 내지 파열 압력까지 호스 보강부 내에서 최적의 하중 공유를 갖는 것이다. 추가로, 호스의 가요성의 증가가 지향된다. 또 다른 목적은 재료 재고를 감소시키도록 최소량의 상이한 보강 재료를 갖는 호스를 제공하는 것이다. 나아가, 본 발명의 목적은 바람직한 호스를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 마지막 목적으로서, 호스 형성 기계로 급송되는 재료는 동일하고, 호스 형성 기계 그 자체 내의 와이어 또는 호스 형성 기계를 위한 보빈(bobbin) 상에 와이어 다발을 권취하는 재권취기(rewinder)에 대한 변화가 초래된다.
본 발명의 제1 태양에 따르면, 청구항 1의 특징부에 의해 한정되는 것과 같은 압력 하의 유체를 반송하는 호스가 청구된다. 호스는 관련기술에서 공지된 것과 같이 탄성중합체 코어 튜브 주위에 형성된다. 튜브는 맨드릴(mandrel) 상에서 압출될 수 있거나 자립형(self-supporting)일 수 있다. 이것은 반송될 유체와 양립 가능한 탄성중합체 재료로 제조된다.
호스는 별개의 보강 층 반경에서 적어도 2개의 보강 층을 포함한다. 이들 보강 층들 중 적어도 2개가 호스의 축 주위에 나선형으로 권취되는 강철 와이어를 포함한다. 다음에, 보강 층은 나선형 층의 경우의 단일 층의 나선형 와이어 또는 편조형 층의 경우의 이중 층의 편조 와이어 중 어느 한쪽을 말한다. 양쪽 모두의 경우에, 보강 층은 호스의 축으로부터 별개의 반경에 존재한다.
적어도 2개의 보강 층은 중간 탄성중합체 재료 층에 의해 반경 방향으로 분리된다. 2개의 보강 층의 경우에, 1개의 중간 층만이 존재한다. 중간 탄성중합체 재료 층은 이들이 하나의 보강 층으로부터 다음의 보강 층으로 파이프 벽을 통해 응력을 전달한다는 점에서 중요하다. 중간 탄성중합체 재료는 또한 호스의 일체성을 보존하기 위해 보강 층에 양호하게 부착되어야 한다. 중간 층의 두께는 예컨대 열가소성 호스에 대해 층들이 서로에 접착될 수 있으므로 실질적으로 0일 수 있다. 열경화성 탄성중합체에 대해, 두께는 강철 와이어 보강 층 두께의 어느 수치 내지 그 10배까지의 범위(order of magnitude) 즉 강철 와이어의 직경의 1/4 내지 4배를 가질 수 있다.
호스는 가장 외부의 보강 층을 덮는 보호 층에 의해 완성된다. 보호 층은 탄성중합체 재료 또는 또 다른 더 경질의 재료로 제조될 수 있다. 아마도, 이것은 호스의 내마모성을 증가시키는 직물 재료를 포함한다.
'탄성중합체'가 본 출원에서 언급될 때마다, (가황 또는 열 처리를 요구하는) 열경화성 또는 열가소성 중 어느 한쪽일 수 있는 탄성 중합체 재료를 의미한다.
열경화성 탄성중합체는 전형적으로 천연 또는 합성 고무 등의 고무 재료이다. NBR(아크릴로니트릴 부타디엔), SBR(스티렌 부타디엔), EPDM(에틸렌 프로필렌 디엔 단량체), CR(폴리클로로프렌) 또는 실리콘 고무와 같은 합성 고무가 호스에서의 사용에 선호된다. 물론, 상이한 첨가제가 그 성질을 조정하도록 중합체에 첨가될 수 있다.
열가소성 탄성중합체 재료는 예컨대 열가소성 폴리우레탄, 열가소성 폴리아미드, 폴리올레핀 혼합물, 열가소성 코-폴리에스테르, 폴리비닐리덴 디플루오라이드 등의 열가소성 불소중합체 또는 심지어 폴리옥시메틸렌(POM)일 수 있다. 이들의 사용이 고무 호스 재료로서 널리 퍼져 있지 않지만, 이들은 특정한 적용 분야에서 명확한 용도를 찾을 수 있다.
본 발명은 적어도 2개의 강철 와이어 보강 층에서 사용되는 강철 와이어의 독창적인 조정을 특징으로 한다. 호스 보강 와이어로 불리는 고압 호스의 보강부에 사용되는 강철 와이어의 실용적인 강철 조성물은 철 및 탄소 그리고 또한 다른 합금 및 미량 원소(trace element)를 포함하고, 이들 중 일부가 강도, 연성, 성형성, 내식성 등의 관점에서 강철의 성질에 강력한 영향을 미친다. 다음은 호스 보강 와이어에 사용되는 와이어 로드(wire rod)의 있을 수 있는 구성 요소이다:
- 적어도 0.70 중량%의 탄소. 상한은 와이어를 형성하는 다른 합금 원소에 의존한다(아래 참조). 탄소는 강철 와이어의 변형 경화(strain hardening)를 위한 주요 구동력이다. 탄소가 많아짐에 따라, 더 높은 극한 인장 강도(ultimate tensile strength)가 달성되고 와이어 인발 감면율(wire drawing reduction)이 증가된다.
- 0.30 내지 0.70 중량%의 망간 함량. 망간은 탄소와 같이 와이어의 변형 경화를 위해 첨가되고, 강철의 제조에서 탈산제로서도 작용한다.
- 0.15 내지 0.30 중량%의 실리콘 함량. 실리콘은 제조 중에 강철을 탈산하는 데 사용된다. 탄소와 같이, 이것은 강철의 변형 경화를 증가시키는 것을 돕는다.
- 알루미늄, 황(0.03% 미만), 인(0.30% 미만)과 같은 원소의 존재는 최소치로 유지되어야 한다.
강철의 잔량은 철 그리고 강철에 다른 영향을 미치는 다른 원소이다.
크롬(0.005 내지 0.30 중량%), 바나듐(0.005 내지 0.30 중량%), 니켈(0.05-0.30 중량%), 몰리브덴(0.05-0.25 중량%) 및 붕소(미량)의 존재는 공정 조성(0.80 중량% C) 위의 탄소 함량에 대한 결정 입계 시멘타이트의 형성을 감소시키고 그에 따라 와이어의 성형성을 개선할 수 있다. 이러한 합금 조성은 0.90 내지 1.20 중량%의 탄소 함량을 가능케 하고, 그 결과 인발된 와이어에서 4000 ㎫ 정도로 더 높을 수 있는 극한 인장 강도를 가져온다.
대체예에서, 부식이 위험 인자인 특별한 적용 분야에 대해, 스테인리스강으로부터 제조되는 호스 보강 와이어가 채용될 수 있다. 양호한 스테인리스강은 최소 12% Cr 그리고 상당량의 니켈을 함유한다. 더 양호한 스테인리스강 조성물은 미세한 직경으로 용이하게 인발될 수 있으므로 오스테나이트 스테인리스강이다. 더 양호한 조성물은 AISI 302[특히, '헤딩 퀄리티(Heading Quality)' HQ], AISI 301, AISI 304 및 AISI 314로서 관련기술에서 공지된 것들이다. 'AISI'는 '미국 철강 협회(American Iron and Steel Institute)'의 약자이다.
호스 보강 와이어는 주로 둥근 원형 단면을 갖는다. 그러나, 이것은 제WO 2005/108846호에 개시된 것과 같이 평탄화 와이어를 사용할 때에 장점을 갖는다. 이러한 평탄화 와이어의 사용이 본 발명으로부터 우선적으로 배제되지 않는다. 둥근 호스 보강 와이어는 0.15 내지 0.80 ㎜의 직경에서 0.05 ㎜의 단계로 이용 가능하다. 종종, 0.28, 0.33, 0.56, 0.61 또는 0.71 ㎜ 등의 중간 직경이 최적화 표준 호스에 맞도록 제공된다. 일반적으로, 편조형 보강 층에서, 약 0.40 ㎜ 이하의 직경을 갖는 와이어가 사용된다. 나선형 호스에 대해, 대개, 0.80 ㎜까지의 더 두꺼운 와이어가 사용된다.
호스 보강 와이어의 인장 강도는 파단 하중(와이어가 파단되는 힘, N)/그 금속 표면으로서 정의되고, N/㎟ 또는 ㎫로 표현된다. 유럽 및 아시아를 제외하면 표준 분류 시스템이 없고, 본 출원의 목적을 위해, '인장 클래스'의 다음의 정의가 일반적으로 통용된다:
낮은 인장 LT 2150 내지 2450 N/㎟
보통 인장 NT 2450 내지 2750 N/㎟
높은 인장 HT 2750 내지 3050 N/㎟
매우 높은 인장 ST 3050 내지 3350 N/㎟
호스 보강 와이어에는 아연, 구리 또는 황동일 수 있는 접착제 코팅 층이 제공된다. 대체예에서, 유기 접착 촉진제가 와이어 상에 제공될 수 있다.
호스 보강 와이어는 ISO 6892:1998(E), 항목 4.4.3에서 정의된 것과 같이 '파단 시의 % 총 신장률 At' 또는 간단하게 '파단 신장률'을 갖는다. 이것은 최초의 게이지 길이의 %로서 표현되는 파단 순간의 게이지 길이의 총 신장률(%)이다. 본 출원의 관심 대상인 호스 보강 와이어의 파단 신장률은 3개의 성분을 포함한다:
- 강철 그 자체의 선형 거동으로 인한 탄성 신장률이 있다. 하중의 제거 후에, 탄성 신장률은 사라진다.
- 강철 그 자체의 소성 변형으로 인한 소성 신장률이 있다. 하중의 제거 후에, 소성 신장률은 와이어 내에 남아 있고 즉 와이어는 신장된다.
- 와이어의 변형에 기인하는 구조 신장률이 있다. 직선형 와이어는 구조 신장률을 갖지 않는다.
본 출원의 맥락 내에서, 강철 와이어의 'E-비율(E-ratio)'은 그 와이어의 인장 강도/파단 신장률의 비율로서 정의된다. 이것은 N/㎟의 단위로 표현된다. 이러한 E-비율은 이것이 탄성률(modulus)과 동일한 단위를 갖지만 그것으로서 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 한다. 후크의 법칙(Hooke's law)으로서 알려져 있는 것과 같은 탄성률은 0 하중 및 신장률에서 출발하는 응력-변형률 도표 내의 선형 영역의 존재를 의미한다. 본 출원의 와이어는 선형 영역을 전혀 나타내지 않거나 나타내더라도 매우 작은 선형 영역을 나타낸다. E-비율은 응력-변형률 도표 내의 파단 지점에 원점을 연결하는 선의 기울기에 해당한다.
본 발명의 호스는 반경 방향으로 가장 외부의 강철 와이어 보강 층의 강철 와이어가 최고 E-비율을 갖고 가장 내부의 강철 와이어 보강 층의 강철 와이어가 최저 E-비율을 갖는 것을 특징으로 한다. 이들 최저 및 최고 E-비율은 서로 상이하다. 나아가, 임의의 강철 와이어 보강 층의 E-비율은 임의의 내부에 놓인 강철 와이어 보강 층의 E-비율보다 낮지 않다. 이것은 단순히 E-비율이 반경 방향으로 가장 내부로부터 반경 방향으로 가장 외부의 층으로 강철 보강 층을 통해 단계적으로 이동될 때에 증가되거나 동일하여야 한다는 것을 의미한다.
제1의 양호한 실시예에서, 이러한 E-비율은 반경 방향으로 가장 외부의 강철 와이어 보강 층에 대해 70000 내지 200000 N/㎟, 85000 내지 160000 N/㎟ 또는 심지어 90000 내지 140000 N/㎟이다. 가장 내부의 강철 와이어 보강 층은 30000 내지 120000 N/㎟, 40000 내지 110000 N/㎟, 50000 내지 105000 N/㎟ 또는 50000 내지 90000 N/㎟의 더 낮은 E-비율을 가져야 한다. 단일 실시예에서, 반경 방향으로 가장 외부의 및 가장 내부의 층에 대한 범위는 별개이고 중첩되지 않아야 한다.
강철 와이어가 모두 동일한 압력에서 그 최대 하중 능력에 도달되고 어떠한 층이 조기에 과도한 하중을 받지 않고 그에 의해 잔여의 층의 사태형 붕괴(avalanche collapse)로 이어지게 하는 강철 와이어의 동일한 하중 상태가 고압 호스를 설계할 때의 주요 도전 과제들 중 하나로 남아 있다. 본 발명은 다양한 층들 사이의 E-비율을 조정함으로써 이러한 문제점을 해결한다.
E-비율을 변화시키는 제1 방식은 적어도 가장 내부의 층의 강철 와이어에 열 처리를 적용하고 한편 적어도 가장 외부의 층의 강철 와이어가 '인발 시의 상태'에 있게 하는 것이다. 이러한 열 처리는 "응력 완화 처리"로서도 알려져 있고, 보호성 분위기에서 어떤 시간 동안 350℃ 위의 높은 온도를 강철 와이어에 적용함으로써 수행된다. '인발 시의 상태의' 와이어는 추가의 의도적인 열 처리가 적용되지 않은, 와이어 인발 기계로부터 얻어진 바와 같은 와이어이다. 이러한 방식으로, 와이어의 총 신장률은 최대 20%의 강도의 손실로써 용이하게 배가될 수 있다. 'A'의 E-비율을 갖는 '인발 시의 상태의' 강철 와이어는 열 처리 후에 A×0.425 이하의 E-비율을 나타낸다. 이러한 열 처리 공정을 제어하는 것은 실제로 상당히 어렵고, E-비율 'A'를 갖는 와이어로부터 출발하여 A×0.415를 초과한 E-비율이 얻어지도록 공정을 조정하는 것은 가능하지 않다.
제2의 양호한 실시예에서, 가장 외부의 보강 층의 강철 와이어는 '인발 시의 상태' 즉 열 처리가 적용되지 않고 70000 내지 200000 N/㎟, 85000 내지 160000 N/㎟ 또는 심지어 90000 내지 140000 N/㎟의 E-비율을 갖는 강철 와이어를 포함한다. 적어도 가장 내부의 층의 강철 와이어는 열 처리가 적용되고 그에 따라 30000 내지 120000 N/㎟, 40000 내지 110000 N/㎟, 50000 내지 105000 N/㎟ 또는 50000 내지 90000 N/㎟의 E-비율을 갖는 강철 와이어를 포함한다.
E-비율을 변화시키는 또 다른 방법은 와이어 내에 벤드(bend) 또는 크림프(crimp)를 도입하는 것이다. 바람직하게는, 적어도 가장 내부의 강철 와이어 보강 층의 적어도 강철 와이어는 크림프 또는 벤드를 갖는다. 그 다음에, 가장 외부의 보강 층의 강철 와이어는 크림프 또는 벤드를 갖지 않고 즉 (물론 보강부의 나선형 경로를 취하는 것을 제외하면) 변형되지 않는다. 이것은 제3의 양호한 실시예이다.
벤드는 호스 내의 와이어의 경로를 따라 와이어가 일방향으로 항상 동일한 방향으로 좌측, 좌측, 좌측, ... 또는 우측, 우측, 우측, ... 중 어느 한쪽으로 편향된다는 것을 의미한다. 이러한 변형이 결국 어떤 축 주위의 경로를 가져올 것이라는 것은 명확하다. 이것은 바람직하게는 강철 와이어가 나선형으로 권취되는 호스의 축이다.
와이어 내의 벤드는 그 경로를 따른 와이어의 방향의 급격한 변화에 의해 식별 가능하다. 대체예에서, 벤드를 갖는 와이어는 와이어를 따라 이동될 때에 곡률 반경의 변화를 나타낼 것이다. 벤드에서, 곡률은 곡률이 0에 근접한(즉, 곡률 반경이 큰) 그 사이의 세그먼트의 곡률에 비해 증가될(즉, 곡률 반경이 작아질) 것이다.
크림프는 제1 벤드의 벤딩 방향이 다음의 벤드와 반대인 서로를 따르는 2개의 벤드이다. 와이어는 단일의 평면 내에서 반대 방향(좌측, 우측, 좌측, 우측, ...)으로의 교대형 순서의 벤드를 나타낸다. 와이어는 지그-재그 형상(zig-zag shape)을 취한다.
상이한 평면 내의 크림프가 또한 와이어에 훨씬 더 높은 구조 신장률을 부여하기 위해 조합될 수 있다. 예컨대, 제1 크림프가 제1 평면 내에 형성되고, 한편 이러한 크림프형 와이어는 후속적으로 제1 평면에 실질적으로 직각인 제2 평면 내에서 크림핑된다. 그러면, 2개의 단일 크림프가 서로에 직각인 2개의 관찰 방향에서 관찰 가능하다. 2개-평면의 크림핑된 보강 와이어를 갖는 장점에 따르면, 동일한 양의 파단 신장률이 1개의 평면 내에 단일의 크림프를 갖는 와이어보다 와이어 주위의 더 작은 외접 실린더 내에서 얻어질 수 있다.
와이어의 벤딩 및 크림핑을 통해 강철 와이어의 E-비율을 변화시키는 것은 열 처리에 비해 몇몇의 장점을 제공한다:
- 크림핑 또는 벤딩이 정확하게 수행될 때에 인장 강도의 손실이 적다.
- 파단 신장률의 증가가 양호하게 제어 가능하고, 열 처리 공정에 비해 더 정밀하게 조정될 수 있다. 예컨대, 크림프 또는 벤드를 갖는 강철 와이어의 파단 신장률은 직선형 와이어의 파단 신장률보다 적어도 0.3%만큼 높도록 조정될 수 있다. 다른 극단적인 예에서, 직선형 와이어에 비해 +4%의 추가의 구조 신장률이 와이어 내로 쉽게 구축될 수 있다. 바람직하게는, 0.3 내지 3%, 0.3 내지 2% 또는 심지어 0.3 내지 1.5%의 추가의 신장률이 아마도 강철 와이어 내로 구축될 수 있다. 이것은 제4의 양호한 실시예이다.
물류 및 재고 관리의 용이성을 위해, 적어도 가장 내부의 및 가장 외부의 보강 층을 위한 강철 와이어가 동일한 인장 클래스를 갖는 것이 최선이다. 강철 와이어가 동일한 인장 클래스 그리고 또한 동일한 직경을 가지면 또한 양호하다. 그러면, 적어도 가장 내부의 보강 층의 와이어는 적어도 가장 내부의 보강 층의 와이어가 열 처리를 받거나 적어도 가장 내부의 보강 층의 와이어에 크림프 또는 벤드가 제공되고 한편 가장 외부의 층의 와이어가 열 처리 및/또는 크림프 또는 벤드를 갖지 않는다는 점에서만 가장 외부의 층의 와이어와 상이하다.
예컨대, 가장 외부의 보강 층 및 가장 내부의 보강 층의 강철 와이어는 동일한 직경 및 인장 강도 클래스를 갖는 강철 와이어로부터 비롯되고, 그에 의해 가장 외부의 보강 층은 E-비율 'A'를 갖는 인발 시의 상태에 있고, 한편 가장 내부의 층에는 그 E-비율이 0.425×A 이하이도록 열 처리가 적용된다.
대체예에서, 상당히 양호한 실시예에서, 'A'의 E-비율을 갖는 '인발 시의 상태의' 와이어를 벤딩 또는 크림핑함으로써, E-비율은 정밀하고 일관된 정도로 0.33×A 내지 0.95×A 또는 양호하게는 0.50×A 내지 0.90×A가 되도록 조정될 수 있다.
바람직하게는, 벤딩 또는 크림핑은 고정된 주기로써 수행되고 즉 연속 벤드들 사이에 고정된 거리가 있거나 크림프가 특정한 고정된 파장을 갖는다. 강철 와이어에 제공되는 벤드 및 크림프의 예비 성형은 편조형 구성에서의 강철 와이어 리본의 상하 이동과 혼동되지 않아야 한다. 벤드의 주기 또는 크림프의 파장은 편조물의 인터위빙 패턴의 주기와 상이하다. 그러므로, 편조에 의해 유도되는 와이어 벤드는 본 발명에 따른 벤드 또는 크림프로부터 명확하게 배제된다.
본 발명의 제2 태양에 따르면, 위에서 설명된 것과 같은 호스를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 상기 방법은,
- 탄성중합체 코어 튜브를 제공하는 단계와;
- 나선형 또는 편조형의 가장 내부의 강철 와이어 보강 층 내에서 상기 탄성중합체 코어 튜브 주위에 강철 와이어를 권취하는 단계와;
- 상기 가장 내부의 강철 와이어 보강 층 상에 중간 탄성중합체 재료 층을 가하는 단계와;
- 상기 중간 탄성중합체 층 상에 1개 이상의 나선형 또는 편조형 강철 와이어 보강 층을 권취하는 단계와;
- 선택 사항으로, 상기 가장 외부의 강철 와이어 보강 층 상에 중간 탄성중합체 재료 층을 가하는 단계와;
- 선택 사항으로, 상기 중간 탄성중합체 재료 층 상에 또 다른 나선형 또는 편조형 강철 와이어 보강 층을 가하는 단계와;
- 선택 사항으로, 1회 이상 2개의 이전의 단계를 반복하는 단계와;
- 가장 외부의 보강 층을 덮는 외부 보호 층을 가하는 단계
를 포함한다.
특징부에서, 상기 가장 내부의 강철 와이어 보강 층의 강철 와이어는 상기 반경 방향으로 가장 외부의 강철 와이어 보강 층의 강철 와이어의 E-비율보다 낮은 E-비율을 갖고, 그에 의해 임의의 강철 와이어 보강 층의 E-비율은 임의의 내부에 놓인 강철 와이어 보강 층의 E-비율보다 낮지 않다.
바람직하게는, 위의 방법 전에, 적어도 가장 내부의 강철 와이어 보강 층의 강철 와이어가 30000 내지 최대 120000 N/㎟의 E-비율을 나타내고 한편 적어도 가장 외부의 강철 와이어 보강 층의 강철 와이어의 E-비율이 70000 내지 200000 N/㎟이도록 적어도 가장 내부의 강철 와이어 보강 층의 강철 와이어에 대해 열 처리를 적용하는 단계가 선행된다.
대체예에서, 위의 방법 전에, 상기 강철 와이어 내로의 크림프 또는 벤드를 유도하는 예비 성형 장치로써의 적어도 가장 내부의 강철 와이어 보강 층의 강철 와이어의 예비 성형이 선행되는 것이 훨씬 더 양호하다. 와이어의 예비 성형은 커스터머 스풀(customer spool) 상으로의 권취 전에 예컨대 와이어의 공급자에 의해 단일의 와이어마다 수행될 수 있다. 대체예에서, 예비 성형은 강철 와이어가 편조기 또는 나선화 기계 상에 장착되기 전에 기계 보빈 상으로의 강철 와이어의 권취 중에 보빈 권취기 상에서 오프-라인으로 수행될 수 있다. 여기에서, 와이어는 개별적으로(와이어당 1개의 예비 성형 장치) 또는 그룹으로(와이어의 그룹당 1개의 예비 성형 장치) 중 어느 한쪽의 방식으로 예비 성형될 수 있다. 후자는 이것이 예비 성형 장치의 개수를 감소시키므로 약간 양호하다. 그룹 예비 성형은 또한 간극이 리본의 개별 필라멘트들 사이에 형성되는 개별 크림핑에 비해 리본이 더 근접되게 하는 동기식 벤딩 또는 크림핑을 가져온다.
양호한 대체예에서, 강철 와이어의 예비 성형은 상기 가장 내부의 강철 와이어 보강 층의 권취와 동시에, 그와 인-라인으로, 그 중에 수행된다. 이것은 호스 형성 기계의 나선형 권취기 또는 편조기 상에 예비 성형 장치를 장착함으로써 수행될 수 있다. 약 8 내지 10 N의 나선형 권취기 또는 편조기의 장력은 강철 와이어 상에 벤드 또는 크림프를 유도할 정도로 이미 충분하다. 그러면, 예비 성형은 '인-라인'이다.
예비 성형 장치는 예컨대 그 위로 상기 강철 와이어가 장력 하에서 안내되고 그에 의해 상기 강철 와이어 상에 주기적인 일방향 벤드를 유도하는 실질적으로 다각형 형상의 회전 가능한 핀을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 강철 와이어의 그룹은 예컨대 편조 리본에서와 같이 회전 가능한 핀 위로 동시에 안내된다. 이러한 방식으로, 벤드가 상기 강철 와이어들 사이에서 같은 위상으로 그리고 동일한 벤딩 정도로 유도되고, 예비 성형 핀을 회전시키는 횟수가 최소화될 수 있다.
예비 성형 장치는 대체예에서 그 사이로 상기 강철 와이어가 안내되고 그에 의해 상기 와이어 내에 주기적인 양방향 크림프를 유도하는 한 쌍의 상호 맞물림 크림핑 휠을 포함할 수 있다. 재차, 강철 와이어가 그룹화되고 상기 크림핑 휠 사이로 안내될 수 있고 그 결과 동일한 진폭으로써 같은 위상으로 크림핑되는 강철 와이어를 가져온다. 와이어를 그룹화하는 것이 또한 크림핑 장치의 개수의 감소로 이어진다.
본 발명의 제3 태양에 따르면, 호스 형성 기계가 청구된다. 호스 형성 기계는 와이어가 중심으로 이동되는 중간 호스 본체 주위에 개별적으로 권취되거나 그룹화되는 와이어 나선화 기계일 수 있다. 적어도 제1 투입 캐러셀(deposition carrousel)의 모든 스핀들 축에 대해, 예비 성형 장치가 제공된다. 대체예에서, 호스 형성 기계는 편조 기계일 수 있다. 적어도 최초 투입된 강철 와이어 보강부의 스풀 캐리어에 와이어 예비 성형 장치가 구비된다. 예비 성형 장치는 견인될 때에 와이어 상으로 크림프 또는 벤드를 유도한다.
본 발명의 추가의 태양에 따르면, 편조기 보빈으로 커스터머 스풀을 재권취하는 재권취기가 청구된다. 많은(5개 내지 17개의) 강철 와이어가 커스터머 스풀로부터 리본으로 편조기 보빈 상으로 동일한 장력으로 권취된다. 강철 와이어의 리본은 재권취기의 비크(beak) 앞에 또는 그 뒤에 장착되는 벤딩 또는 크림핑 장치에 의해 일방향 벤드 또는 양방향 크림프로 예비 성형된다. 하나의 리본 내의 와이어는 모두가 동일한 파장, 진폭 및 위상으로써 크림핑 또는 벤딩된다.
도 1a는 직경 0.295의 종래의 호스 보강 와이어의 하중 신장률 곡선을 도시하고 있고, 도 1b는 열 처리된 호스 보강 와이어의 하중 신장률 곡선을 도시하고 있고, 도 1c는 크림프를 갖는 와이어의 하중 신장률 곡선을 도시하고 있다.
도 2는 호스 압력의 함수로서의 종래의 편조형 호스 내의 내부 및 외부 층 보강 층 내의 강철 와이어 상의 인장 하중을 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 제1 편조형 호스 실시예에 따른 호스 압력의 함수로서의 상이한 보강 층의 강철 와이어 상의 인장 하중을 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 제2 편조형 호스 실시예에 따른 호스 압력의 함수로서의 상이한 보강 층의 강철 와이어 상의 인장 하중을 도시하고 있다.
도 5는 강철 와이어로 벤드를 유도하는 예비 성형 장치를 도시하고 있다.
도 6은 강철 와이어로 크림프를 유도하는 예비 성형 장치를 도시하고 있다.
도 7a는 직경 0.60 ㎜의 종래의 호스 보강 와이어의 하중 신장률 곡선을 도시하고 있고, 도 7b는 열 처리된 호스 보강 와이어의 하중 신장률 곡선을 도시하고 있고, 도 7c는 벤드를 갖는 와이어의 하중 신장률 곡선을 도시하고 있다.
도 8은 호스 내부측의 압력의 함수로서의 종래의 나선형 호스의 상이한 보강 층의 강철 와이어 상의 인장 하중을 도시하고 있다.
도 9는 본 발명에 따른 제1 나선형 호스 실시예의 내부 압력의 함수로서의 상이한 보강 층의 강철 와이어 상의 인장 하중을 도시하고 있다.
도 10은 본 발명에 따른 제2 나선형 호스 실시예의 내부 압력의 함수로서의 상이한 보강 층의 강철 와이어 상의 인장 하중을 도시하고 있다.
도 2는 호스 압력의 함수로서의 종래의 편조형 호스 내의 내부 및 외부 층 보강 층 내의 강철 와이어 상의 인장 하중을 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 제1 편조형 호스 실시예에 따른 호스 압력의 함수로서의 상이한 보강 층의 강철 와이어 상의 인장 하중을 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 제2 편조형 호스 실시예에 따른 호스 압력의 함수로서의 상이한 보강 층의 강철 와이어 상의 인장 하중을 도시하고 있다.
도 5는 강철 와이어로 벤드를 유도하는 예비 성형 장치를 도시하고 있다.
도 6은 강철 와이어로 크림프를 유도하는 예비 성형 장치를 도시하고 있다.
도 7a는 직경 0.60 ㎜의 종래의 호스 보강 와이어의 하중 신장률 곡선을 도시하고 있고, 도 7b는 열 처리된 호스 보강 와이어의 하중 신장률 곡선을 도시하고 있고, 도 7c는 벤드를 갖는 와이어의 하중 신장률 곡선을 도시하고 있다.
도 8은 호스 내부측의 압력의 함수로서의 종래의 나선형 호스의 상이한 보강 층의 강철 와이어 상의 인장 하중을 도시하고 있다.
도 9는 본 발명에 따른 제1 나선형 호스 실시예의 내부 압력의 함수로서의 상이한 보강 층의 강철 와이어 상의 인장 하중을 도시하고 있다.
도 10은 본 발명에 따른 제2 나선형 호스 실시예의 내부 압력의 함수로서의 상이한 보강 층의 강철 와이어 상의 인장 하중을 도시하고 있다.
두꺼운 벽을 갖는 등방성 튜브에 대해, 고압 하에서, 후프 반경 방향 및 축 방향 응력이 연속체 역학의 법칙에 의해 계산될 수 있지만, 강철 와이어 보강 호스는 하중 지지 부재 즉 강철 와이어의 비-등방성 그리고 강철 및 탄성중합체 재료의 재료 거동의 차이로 인해 더 복잡한 시스템이다. 그러므로, 본 발명의 발명자는 그 아이디어를 입증하기 위해 유한 요소 모델링에 의존하였다.
제1 실시예에서, 다음의 구성의 편조형 호스가 분석되었다:
| 편조형 호스 | |
| 코어 튜브의 내경 | 9.52 ㎜ |
| 제1 강철 와이어 보강 층의 직경 | 16.12 ㎜ |
| - S 방향으로 12×7 강철 와이어 그리고 Z 방향으로 12×7 강철 와이어의 편조 층 | |
| - 권취 각도 | 53.5° |
| - 강철 와이어의 직경 | 0.295 ㎜ |
| 중간 탄성중합체 재료 층의 두께 | 0.99 ㎜ |
| 제2 강철 와이어 보강 층의 직경 | 18.10 ㎜ |
| - S 방향으로 12×7 강철 와이어 그리고 Z 방향으로 12×7 강철 와이어의 편조 층 | |
| - 권취 각도 | 55.5° |
| - 강철 와이어의 직경 | 0.295 ㎜ |
| 외부 보호 층의 두께 | 2.79 ㎜ |
| 의도된 작업 압력 | 35 ㎫ |
모델을 평가하기 위해, 종래의 강철 와이어의 인장 성질이 양쪽 모두의 보강 층에 사용되었다. 와이어의 힘[F(N)] 신장률(%) 곡선이 도 1a에 도시되어 있다. 와이어는 0.295 ㎜의 직경, 184 N의 파단 하중 그에 따라 2692 N/㎟의 인장 강도 즉 보통 인장 클래스를 갖고, 2.5%의 파단 신장률을 나타낸다. 결과적으로, 양쪽 모두의 보강 층의 E-비율은 107689 N/㎟이다.
도 2는 호스가 가압될 때의[횡축에서, P(㎫)] 내부 층(실선) 및 외부 층(점선)의 와이어 상의 합력[종축에서, F(N)]을 도시하고 있다. 압력이 상승됨에 따라 제1 층이 먼저 하중을 받고 그에 의해 모든 하중을 받고 제2 층까지 하중이 도달하지 않게 한다는 것이 명확하다. 내부 층 와이어가 약 100 ㎫에서 항복되기 시작한 후에, 외부 층이 더 큰 하중을 받는다. 그러므로, 내부 층의 인장 강도는 외부 층 와이어가 그 극한 인장 강도에 도달되기 훨씬 전에 도달된다. 파열이 그에 따라 약 140 ㎫에서 내부 층의 붕괴로 인해 일어난다. 그 순간에, 외부 층 강철 와이어는 그 능력의 66%까지만 하중을 받는다.
본 발명의 제1의 양호한 편조형 호스 실시예에 따르면, 가장 내부의 보강 층의 강철 와이어는 열 처리되고, 한편 가장 외부의 보강 층의 강철 와이어는 도 1a의 힘 신장률 도표와 동일하게 변화되지 않은 상태로 즉 인발 시의 상태로 남아 있다. 보호성 분위기에서 400℃의 온도 위에서 몇 초 동안 와이어를 가열함으로써, 와이어의 소성 영역은 인장 강도의 손실과 함께 크게 증가된다. 약 2700 N/㎟의 인장 강도를 갖는 와이어를 얻기 위해, 약 3100 N/㎟의 인장 강도를 갖는 와이어로부터 출발하여야 한다. 열 변화된 강철 와이어의 힘-신장률 도표가 도 1b에 도시되어 있다. 와이어는 4%의 파단 신장률을 갖지만 이것은 2700 N/㎟의 인장 강도에 도달된다. 그러므로, 그 E-비율은 67500 ㎫이고 즉 변화되지 않은 와이어보다 훨씬 낮다. 이러한 와이어는 가장 내부의 보강 층에 사용된다.
도 3은 압력 'P'(㎫)의 함수로서의 보강 층의 와이어 내에서 일어나는 힘 F(N)을 재차 도시하고 있다. 실선은 가장 내부의 보강 층 내의 와이어에 대한 것이고, 반면에 점선은 가장 외부의 보강 층 내에서 일어나는 힘을 나타낸다. 제1 층의 훨씬 더 높은 파단 신장률로 인해, 이것은 조기에 파단되지 않고, 훨씬 더 높은 압력까지 그 강도를 유지한다. 파열 압력은 이제 160 ㎫에서 일어나고, 모든 와이어는 그 인장 강도까지 실제로 하중을 받는다. 종래의 호스에 비해, 파열 압력은 14%만큼 증가된다. 그러나, 파열 압력의 약 1/4 즉 작업 압력에서 와이어 내에서 일어나는 힘을 비교할 때에, 상이한 층의 강철 와이어 상에 작용하는 힘들 사이에 상당히 큰 차이가 있다. 그리고 이것이 바로 이러한 영역 내에 있고, 임펄스 시험이 수행된다. 그러므로, 설계가 파열 압력에 대해 최적이지만, 이것이 임펄스 수명 시험에서 또한 양호하게 수행될 가능성은 낮다.
제2의 양호한 편조형 호스 실시예에서, 가장 내부의 보강 층의 강철 와이어에는 크림핑 처리가 적용된다. (도 1a에 따른 하중-신장률을 갖는) 처리되지 않은 와이어는 한 쌍의 크림핑 휠을 통해 인발되고 그에 의해 와이어에 진폭 'a' 및 파장 'λ'를 갖는 파상 형상을 제공한다. 본 출원의 문맥 내에서, '이중 진폭 2a'는 크림핑된 와이어의 극단 상부와 접촉되는 평행한 평면들 사이의 거리-와이어의 직경을 의미한다. '와이어의 구조'로 인한 추가의 신장률, 즉, 와이어 ε구조의 변형은 다음의 공식에 따라 구해진다는 것이 관찰될 수 있다:
ε구조~(a/λ)2
이러한 특정한 경우에 대해, 와이어는 파장 5.3 ㎜ 및 0.238 ㎜의 진폭 'a'의 크림프를 수용한다. 이것은 약 2%의 추가의 신장률을 가져오고 그에 의해 4.5%의 총 파단 신장률을 제공한다. 파단 하중은 178 N까지 약간만 감소된다. 인장 강도는 2600 ㎫이고, 그 결과 0.537의 인자만큼 최초의 와이어의 최초 107689 ㎫보다 상당히 낮은 57873 ㎫의 E-비율을 도출한다.
0.30 ㎜ 직경의 제2 강철 와이어는 최초에는 183 N의 파단 하중을 갖고 그 결과 2590 N/㎟의 인장 강도(보통 인장 강도)를 가져온다. 파단 신장률은 2.3%이다. 크림핑 후에, 강철 와이어는 0.115 ㎜의 진폭 'a' 그리고 5.2 ㎜의 파장 'λ'를 나타낸다. 파단 하중은 3.0%에서 172 N이고, 즉 0.7%의 신장률의 증가를 가져온다. 그러므로, 113000 N/㎟의 최초의 E-비율은 크림핑에 의해 81000 N/㎟까지 또는 0.717의 인자만큼 감소된다. 이들 2개의 예는 크림핑이 매우 양호하게 E-비율을 제어하게 한다는 것을 보여준다.
이제 가장 내부의 보강 층의 강철 와이어가 크림핑된 와이어로써 교체되고 가장 외부의 보강 층이 동일하지만 크림프를 갖지 않는 와이어를 갖는 종래의 호스와 동일한 구성의 호스를 고려할 때에, 필라멘트의 하중 상태는 모든 와이어에 대해 상당히 동일하다. 이것은 도 4에 도시되어 있고, 여기에서 실선은 가장 내부의 층의 하중 상태를 도시하고 있고, 점선은 가장 외부의 하중 상태를 도시하고 있다. 양쪽 모두의 하중 상태를 나타내는 선은 파열 압력까지 전체 압력 범위에 걸쳐 서로 근접하게 유지된다. 결과적으로, 강철 와이어의 하중 상태는 작업 압력(약 35 ㎫)에서도 그리고 임펄스 시험 중에도 동일할 것이다. 개선된 임펄스 수명이 그에 따라 기대된다. 또한, 가요성의 증가가 관찰된다.
도 5 및 6은 일방향 벤드 또는 양방향 크림프가 와이어 상에 부여될 수 있는 장치(500, 600)를 도시하고 있다. 이러한 장치는 편조 기계의 스풀 캐리어 상에 또는 나선화 기계의 권취 헤드 상에 용이하게 장착될 수 있다. 편조 또는 나선화 기계에서, 예비 성형 핀(506, 606)이 보강 층의 권취 각도에 맞는 나선형 변형을 강철 와이어에 제공하기 위해 이미 존재한다. 예비 성형 장치는 오프-라인으로 즉 편조 또는 나선화 기계 보빈 상으로의 강철 와이어의 재권취 중에 사용될 수 있거나, 인-라인으로 사용될 수 있고 즉 와이어는 호스 본체 주위로의 와이어의 권취와 동시에 변형된다.
도 5에서, 평행으로 취출 스풀(pay-off spool)로부터 나오는 와이어(504)가 우선 예비 성형 핀(506)을 통해 안내된다. 예비 성형 핀(506)은 장착 판(502)에 견고하게 또는 회전 가능하게 중 어느 한쪽의 방식으로 연결될 수 있다. 부여된 곡률 반경은 특히 와이어의 직경 및 인장 강도 그리고 예비 성형 핀(506)의 직경 및 마찰 성질(회전-불가능하면)에 의존할 것이다. 와이어는 그 후에 축(512) 상에 회전 가능하게 장착되는 다각형 형상의 휠(508)을 통해 안내된다. 예컨대, 휠에는 치형부(510)가 제공될 수 있다. 충분한 장력이 강철 와이어 상에서 유지되면, 예비 성형 장치를 떠나는 강철 와이어(504')는 매우 국부적이고 매우 작은 벤드(514)를 나타낼 것이다. 벤드는 항상 동일한 방향(일방향)을 갖는다. 상이한 와이어의 벤드는 다각형 형상의 휠을 떠날 때에 '같은 위상'에 있고 즉 벤드는 평행한 와이어를 따라 동일한 위치에서 일어난다. 와이어는 후속적으로 중간 호스 본체(도시되지 않음) 주위에 권취된다.
도 6에서, 평행으로 취출 스풀로부터 나오는 와이어(604)가 재차 회전형 또는 고정형일 수 있는 예비 성형 핀(606)을 통해 안내된다. 와이어는 후속적으로 상호 맞물림 치형부(616, 610)가 제공되는 2개의 예비 성형 휠(608, 618) 사이로 안내된다. 휠은 장착 판(602)에 축(620, 612) 상에서 회전 가능하게 장착된다. 휠은 와이어(604)가 손상 없이 통과할 수 있을 정도로 충분히 멀리 떨어져 있다. 후속적으로, 변형된 와이어(604')는 이미 형성된 중간 호스 본체(도시되지 않음) 주위에 권취된다. 성형 휠에 대한 통과는 와이어에 양방향의 지그-재그형 크림프(614)를 제공한다. 크림프의 진폭은 예비 성형 휠들 사이의 거리에 의해 설정될 수 있고, 크림프의 파장은 치형부의 피치 모듈(pitch module)을 변화시킴으로써 설정될 수 있다. 재차, 크림프는 "같은 위상"에 있다.
도 7 내지 10은 본 발명의 개념이 표 Ⅱ에 요약된 것과 같이 반경 방향으로 가장 내부로부터 가장 외부의 층으로 L1 내지 L4가 붙여진 4개의 보강 층을 갖는 나선형 구성의 고압 호스에 적용될 때에 일어나는 것을 도시하고 있다. 호스의 내경(32 ㎜)은 편조형 호스의 내경(9.52 ㎜)보다 상당히 크고 그에 따라 보강 벽은 36 ㎫의 대략 동일한 작업 압력을 보증할 정도로 훨씬 강력하여야 한다.
나선형 호스는 4개의 개별의 반경에 위치되는 4개의 강철 와이어 보강 층을 갖는다. 강철 와이어는 통상적으로 그 분야에서와 같이 내부 보강 층으로부터 외부 보강 층으로 진행될 때에 (모두가 중립 각도에 근접한) 약간 증가되는 권취 각도 하에서 교대 방향(S, Z, S, Z)으로 권취된다. 와이어는 다음의 모든 실시예에서 직경 0.60 ㎜를 갖는다:
종래의 실시예에서, 모든 와이어는 직선형이고 열 처리되지 않는다. 이들은 2900 N/㎟의 인장 강도(HT 클래스) 그리고 2.5%의 파단 신장률을 갖는다. 모든 강철 와이어의 E-비율은 그에 따라 116000 N/㎟이다. 종래의 와이어(CW: Conventional Wire)의 하중-신장률 곡선이 도 7a에 도시되어 있다. 호스에 가해지는 압력의 함수로서의 상이한 보강 층의 강철 와이어 내에서 일어나는 힘이 도 8에 도시되어 있다. 곡선은 종래의 호스에서 내부 층이 먼저 하중을 받고 그에 후속하여 반경 방향 외부 층이 하중을 받는다는 것을 알려준다. 130 ㎫의 파열 압력에서, 외부의 2개의 보강 층 L3 및 L4의 강철 와이어는 그 하중 지지 능력의 약 1/2까지만 하중을 받는다.
이제 2개의 가장 내부의 층 L1 및 L2의 강철 와이어가 ['HE a'(High Elongation)로 지정된] 열 처리된 와이어로써 교체될 때에, 제1의 양호한 나선형 호스 실시예가 얻어진다. 와이어의 열 처리는 인장 강도의 약간만의 손실과 함께 약 4%의 파단 신장률의 증가를 가져온다. 그 하중-신장률 곡선이 도 7b에 도시되어 있는 강철 와이어의 E-비율은 72504 N/㎟이다. 2개의 외부 층 L3 및 L4의 강철 와이어는 도 7a에 도시된 것과 같은 곡선을 갖는 종래의 타입(CW)으로 남아 있다. 각각의 층 내의 필라멘트의 개수 그리고 권취 각도는 종래의 실시예에서와 동일하게 남아 있다.
제1의 양호한 나선형 호스 실시예에서의 압력의 함수로서의 상이한 보강 층의 강철 와이어 상에 작용하는 힘이 도 9에 도시되어 있다. 중간 압력에서 와이어의 다양한 층들 사이에서의 하중 상태의 차이가 여전히 상당하지만, 파열 시의 압력은 내부 층 L1 및 L2의 신장률로 인해 145 ㎫까지 훨씬 개선된다.
제2의 양호한 나선형 호스 실시예에서, 내부 층 L1 및 L2의 강철 와이어는 다각형 휠을 통해 장력 하에서 종래의 0.60 ㎜ 와이어를 안내함으로써 벤드를 갖는 강철 와이어로써 교체된다. 벤드는 파단 하중의 단지 작은 즉 820 N으로부터 778 N으로의 감소와 함께 2.5%로부터 4.5%까지 와이어의 파단 신장률을 증가시킨다. 강철 와이어의 E-비율은 116000 N/㎟(종래의 와이어)로부터 61147 N/㎟까지 감소된다. 벤드는 호스의 축에 대해 외향 지향된다. 외부의 2개의 층 L3 및 L4는 종래의 와이어로 제조된다.
압력의 함수로서의 상이한 층 내의 와이어들의 와이어당 힘이 도 10에 도시되어 있다. 필라멘트 상에 작용하는 힘은 비교적 좁은 대역 내에 남아 있고, 와이어의 하중 상태는 모든 압력에서 근접 내지 동일하다. 이것은 임펄스 수명의 상당한 개선을 가져올 것으로 기대된다. 더욱이, 파열 압력은 155 ㎫까지 더욱 증가된다.
| 나선형 호스 | |
| 코어 튜브의 내경 | 32 ㎜ |
| 제1 강철 와이어 보강 층 L1의 직경 | 36.6 ㎜ |
| - 층 내의 필라멘트의 개수 | 110 |
| - 권취 각도 | 52.5°S |
| - 강철 와이어의 직경 | 0.60 ㎜ |
| 중간 탄성중합체 재료 층의 두께 | 0.3 ㎜ |
| 제2 강철 와이어 보강 층 L2의 직경 | 38.4 ㎜ |
| - 층 내의 필라멘트의 개수 | 112 |
| - 권취 각도 | 53.8°Z |
| - 강철 와이어의 직경 | 0.60 ㎜ |
| 중간 탄성중합체 재료 층의 두께 | 0.30 ㎜ |
| 제3 강철 와이어 보강 층 L3의 직경 | 40.2 ㎜ |
| - 층 내의 필라멘트의 개수 | 114 |
| - 권취 각도 | 55°S |
| - 강철 와이어의 직경 | 0.60 ㎜ |
| 중간 탄성중합체 재료 층의 두께 | 0.30 ㎜ |
| 제4 강철 와이어 보강 층 L4의 직경 | 42.0 ㎜ |
| - 층 내의 필라멘트의 개수 | 116 |
| - 권취 각도 | 56.2°Z |
| - 강철 와이어의 직경 | 0.60 ㎜ |
| 외부 보호 층의 두께 | 1.80 ㎜ |
| 의도된 작업 압력 | 35 ㎫ |
Claims (16)
- 압력 하의 유체를 반송하는 호스로서, 탄성중합체 코어 튜브와; 별개의 보강 층 반경에서의 적어도 2개의 보강 층으로서, 상기 보강 층은 중간 탄성중합체 재료 층에 의해 반경 방향으로 분리되는, 보강 층과; 가장 외부의 보강 층을 덮는 외부 보호 층을 포함하고, 상기 보강 층들 중 적어도 2개가 상기 호스의 축 주위에 나선형으로 권취되는 강철 와이어를 포함하는 호스에 있어서,
반경 방향으로 가장 외부의 강철 와이어 보강 층의 강철 와이어는 최고 E-비율을 갖고, 가장 내부의 강철 와이어 보강 층의 강철 와이어는 상기 최고 E-비율과 상이한 최저 E-비율을 갖고, 그에 의해 임의의 강철 와이어 보강 층의 E-비율은 임의의 내부에 놓인 강철 와이어 보강 층의 E-비율보다 낮지 않고, 상기 E-비율은 상기 강철 와이어의 파단 신장률에 대한 인장 강도의 비율인, 것을 특징으로 하는 호스. - 제1항에 있어서, 상기 E-비율은 반경 방향으로 가장 외부의 강철 와이어 보강 층에 대해 70000 내지 200000 N/㎟이고, 반경 방향으로 가장 내부의 강철 와이어 보강 층에 대해 30000 내지 120000 N/㎟인, 호스.
- 제2항에 있어서, 적어도 가장 내부의 강철 와이어 보강 층의 상기 강철 와이어는 30000 내지 120000 N/㎟의 E-비율로 열 처리되고, 한편 적어도 가장 외부의 강철 와이어 보강 층의 인발 시의 상태에서의 상기 강철 와이어의 상기 E-비율은 70000 내지 200000 N/㎟인, 호스.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 가장 내부의 강철 와이어 보강 층의 상기 강철 와이어는 상기 E-비율을 변화시키는 크림프 또는 벤드를 갖고, 한편 적어도 가장 외부의 강철 와이어 보강 층의 상기 강철 와이어는 크림프 또는 벤드를 갖지 않는, 호스.
- 제4항에 있어서, 적어도 상기 가장 내부의 강철 와이어 보강 층의 상기 강철 와이어의 파단 신장률은 상기 강철 와이어 내의 크림프 또는 벤드에 의해, 크림프 또는 벤드를 갖지 않는 강철 와이어에 비해 적어도 0.3%만큼 더 높은 호스.
- 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 가장 내부의 및 가장 외부의 강철 와이어 보강 층의 상기 강철 와이어는 동일한 직경을 갖는 호스.
- 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 가장 내부의 및 가장 외부의 강철 와이어 보강 층의 상기 강철 와이어는 동일한 인장 클래스를 갖는 호스.
- 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 가장 내부의 강철 와이어 보강 층 내의 상기 강철 와이어는 상기 강철 와이어 보강 층의 E-비율을 감소시키도록 주기적으로 일방향으로 벤딩되는 호스.
- 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 가장 내부의 강철 와이어 보강 층 내의 상기 강철 와이어는 상기 강철 와이어 보강 층의 E-비율을 감소시키도록 주기적으로 양방향으로 크림핑되는 호스.
- - 탄성중합체 코어 튜브를 제공하는 단계와;
- 나선형 또는 편조형의 가장 내부의 강철 와이어 보강 층 내에서 상기 탄성중합체 코어 튜브 주위에 강철 와이어를 권취하는 단계와;
- 상기 가장 내부의 강철 와이어 보강 층 상에 중간 탄성중합체 재료 층을 가하는 단계와;
- 상기 중간 탄성중합체 재료 층 상에 1개 이상의 나선형 또는 편조형 강철 와이어 보강 층을 권취하는 단계와;
- 선택 사항으로, 상기 가장 외부의 강철 와이어 보강 층 상에 중간 탄성중합체 재료 층을 가하는 단계와;
- 선택 사항으로, 상기 중간 탄성중합체 재료 층 상에 또 다른 나선형 또는 편조형 강철 와이어 보강 층을 가하는 단계와;
- 선택 사항으로, 상기 2개의 이전의 단계를 1회 이상 반복하는 단계와;
- 가장 외부의 보강 층을 덮는 외부 보호 층을 가하는 단계
를 포함하는 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 고압 하의 유체를 반송하는 호스를 제조하는 방법에 있어서,
상기 가장 내부의 강철 와이어 보강 층의 강철 와이어는 상기 반경 방향으로 가장 외부의 강철 와이어 보강 층의 강철 와이어의 E-비율보다 낮고, 그에 의해 임의의 강철 와이어 보강 층의 E-비율은 임의의 내부에 놓인 강철 와이어 보강 층의 E-비율보다 낮지 않은, 것을 특징으로 하는 방법. - 제10항에 있어서, 적어도 상기 가장 내부의 강철 와이어 보강 층의 상기 강철 와이어는 30000 내지 120000 N/㎟의 E-비율로 열 처리되고, 한편 적어도 가장 외부의 강철 와이어 보강 층의 상기 강철 와이어의 상기 E-비율은 70000 내지 200000 N/㎟인, 방법.
- 제10항에 있어서, 적어도 상기 가장 내부의 강철 와이어 보강 층의 상기 강철 와이어는 상기 강철 와이어 내로 크림프 또는 벤드를 유도하는 예비 성형 장치로써 예비 성형되는 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 강철 와이어는 적어도 상기 가장 내부의 나선형 또는 편조형 강철 와이어 보강 층 내에 강철 와이어를 권취하는 단계 전에 예비 성형 장치로써 예비 성형되는 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 강철 와이어는 적어도 상기 가장 내부의 강철 와이어 보강 층 내에 강철 와이어를 권취하는 단계와 동시에 예비 성형 장치로써 예비 성형되는 방법.
- 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 예비 성형 장치는 그 위로 상기 강철 와이어가 장력 하에서 안내되고 그에 의해 상기 강철 와이어 상에 주기적인 일방향 벤드를 유도하는 실질적으로 다각형 형상의 회전 가능한 핀을 포함하는 방법.
- 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 예비 성형 장치는 그 사이로 상기 강철 와이어가 안내되고 그에 의해 상기 와이어 내에 주기적인 양방향 크림프를 유도하는 한 쌍의 상호 맞물림 기어를 포함하는 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP13175073 | 2013-07-04 | ||
| EP13175073.9 | 2013-07-04 | ||
| PCT/EP2014/063471 WO2015000773A1 (en) | 2013-07-04 | 2014-06-26 | Hose with optimised steel wire reinforcement layers |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20160028419A true KR20160028419A (ko) | 2016-03-11 |
| KR102217006B1 KR102217006B1 (ko) | 2021-02-22 |
Family
ID=48782198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020157036870A KR102217006B1 (ko) | 2013-07-04 | 2014-06-26 | 최적화된 강철 와이어 보강 층을 갖는 호스 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10189225B2 (ko) |
| EP (1) | EP3017226B1 (ko) |
| KR (1) | KR102217006B1 (ko) |
| CN (1) | CN105358888B (ko) |
| EA (1) | EA029663B1 (ko) |
| HU (1) | HUE052015T2 (ko) |
| MY (1) | MY176590A (ko) |
| PL (1) | PL3017226T3 (ko) |
| WO (1) | WO2015000773A1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230140907A (ko) | 2022-03-30 | 2023-10-10 | (유)씨앤투영 | 하이브리드 보강층을 갖는 고압호스 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107735611B (zh) | 2015-07-08 | 2021-01-29 | 贝卡尔特公司 | 用于加固软管的条及其制造方法 |
| WO2017157877A1 (en) * | 2016-03-15 | 2017-09-21 | Nv Bekaert Sa | Hose reinforcement wire with increased formability |
| JP6988159B2 (ja) * | 2017-05-16 | 2022-01-05 | 横浜ゴム株式会社 | 高圧ホース |
| CN108804837A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-11-13 | 中国石油大学(华东) | 一种基于有限元的高压胶管结构优化设计方法 |
| RU209355U1 (ru) * | 2021-11-02 | 2022-03-15 | Сергей Гаевич Степанов | Гибкий рукав |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0148099A1 (en) * | 1983-12-19 | 1985-07-10 | The Goodyear Tire & Rubber Company | A reinforced hose and a method of manufacture |
| US4722210A (en) * | 1985-04-29 | 1988-02-02 | N.V. Bekaert S.A. | Process for the manufacture of hose or tubing with a high resistance to pressure and fatigue |
| WO1995016816A1 (en) * | 1993-12-15 | 1995-06-22 | N.V. Bekaert S.A. | Open steel cord structure |
| WO1999028547A1 (en) * | 1997-11-27 | 1999-06-10 | N.V. Bekaert S.A. | Steel cord with waved elements |
| US20070034275A1 (en) * | 2005-08-15 | 2007-02-15 | Henry Ty A | Reinforced hose |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4273160A (en) * | 1977-09-12 | 1981-06-16 | Parker-Hannifin Corporation | High pressure hose |
| WO2002050464A1 (en) | 2000-12-20 | 2002-06-27 | N.V. Bekaert S.A. | Flexibile duct reinforced with high-tensile steel members |
| WO2004065686A1 (ja) * | 2003-01-24 | 2004-08-05 | The Yokohama Rubber Co., Ltd. | ゴム用補強材、該補強材を用いたゴム製品及びその製造方法、並びに、該補強材を用いた空気入りタイヤ及びその製造方法 |
| JP4859349B2 (ja) | 2004-04-05 | 2012-01-25 | 横浜ゴム株式会社 | ホース |
| EP1596114A1 (en) | 2004-05-12 | 2005-11-16 | N.V. Bekaert S.A. | Flat high-tensile wire for hose reinforcement |
-
2014
- 2014-06-26 EP EP14733170.6A patent/EP3017226B1/en active Active
- 2014-06-26 HU HUE14733170A patent/HUE052015T2/hu unknown
- 2014-06-26 KR KR1020157036870A patent/KR102217006B1/ko active IP Right Grant
- 2014-06-26 US US14/898,419 patent/US10189225B2/en active Active
- 2014-06-26 PL PL14733170T patent/PL3017226T3/pl unknown
- 2014-06-26 EA EA201690163A patent/EA029663B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2014-06-26 CN CN201480038666.4A patent/CN105358888B/zh active Active
- 2014-06-26 WO PCT/EP2014/063471 patent/WO2015000773A1/en active Application Filing
- 2014-06-26 MY MYPI2015704819A patent/MY176590A/en unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0148099A1 (en) * | 1983-12-19 | 1985-07-10 | The Goodyear Tire & Rubber Company | A reinforced hose and a method of manufacture |
| US4722210A (en) * | 1985-04-29 | 1988-02-02 | N.V. Bekaert S.A. | Process for the manufacture of hose or tubing with a high resistance to pressure and fatigue |
| WO1995016816A1 (en) * | 1993-12-15 | 1995-06-22 | N.V. Bekaert S.A. | Open steel cord structure |
| WO1999028547A1 (en) * | 1997-11-27 | 1999-06-10 | N.V. Bekaert S.A. | Steel cord with waved elements |
| US20070034275A1 (en) * | 2005-08-15 | 2007-02-15 | Henry Ty A | Reinforced hose |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230140907A (ko) | 2022-03-30 | 2023-10-10 | (유)씨앤투영 | 하이브리드 보강층을 갖는 고압호스 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3017226A1 (en) | 2016-05-11 |
| US20160136918A1 (en) | 2016-05-19 |
| US10189225B2 (en) | 2019-01-29 |
| EA201690163A1 (ru) | 2016-05-31 |
| PL3017226T3 (pl) | 2021-04-19 |
| HUE052015T2 (hu) | 2021-04-28 |
| MY176590A (en) | 2020-08-18 |
| CN105358888A (zh) | 2016-02-24 |
| KR102217006B1 (ko) | 2021-02-22 |
| EA029663B1 (ru) | 2018-04-30 |
| CN105358888B (zh) | 2018-07-31 |
| WO2015000773A1 (en) | 2015-01-08 |
| EP3017226B1 (en) | 2020-11-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102217006B1 (ko) | 최적화된 강철 와이어 보강 층을 갖는 호스 | |
| KR100431373B1 (ko) | 스틸코오드 및 이것을 사용한 공기타이어 | |
| US6109306A (en) | Kink-resistant, high pressure hose construction having a composite, spiral wound innermost reinforcement layer | |
| KR102653649B1 (ko) | 폴리머 물품의 보강을 위한 보강 스트랜드 | |
| AU2014252857A1 (en) | A flexible pipe body and method of manufacture | |
| AU2023285926A1 (en) | Pressure hose | |
| WO2013073433A1 (ja) | 積層補強ホース | |
| JP2013104511A5 (ko) | ||
| WO2015193099A1 (en) | A 4+9+14 Steel Cord | |
| JP2021500491A (ja) | エラストマー強化のためのスチールコード | |
| EP3645442A1 (en) | Belt reinforced with steel strands | |
| JP3287196B2 (ja) | 高圧ホース及びその製造方法 | |
| CN114811207B (zh) | 软管用金属线的规格决定方法及软管 | |
| US11739864B2 (en) | Hose having a tensile strength braided layer | |
| JP3721228B2 (ja) | 高圧ホース | |
| WO2010046201A1 (en) | Pre-formed welded metal wire for hoses and method of pre-forming a metal wire | |
| JP2006193840A (ja) | スチールコードおよびそのコードの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |