KR20160117490A - 압출 성형된 열 가소성 로드들에서 밀봉 요소를 형성하기 위한 방법 - Google Patents

압출 성형된 열 가소성 로드들에서 밀봉 요소를 형성하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

압출 성형된 열 가소성 로드들에서 밀봉 요소를 형성하기 위한 방법은 바람직한 모양으로, 제1 및 제2 단부를 각각 가지는, 하나 이상의 압출 성형된 열 가소성 로드들을 기계가공 하는 단계; 항복점 아래에 하나 이상의 열 가소성 로드들에서 응력을 유지하는 동안 상온에서 원형 구조 내로 하나 또는 이상의 기계가공된 열 가소성 로드들을 구부리는 단계; 밀봉 요소를 형성하도록 열 가소성 로드들의 제1 및 제2 단부 면들을 접합하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명은 회전고리의 밀봉 요소를 수리하고 교체하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

압출 성형된 열 가소성 로드들에서 밀봉 요소를 형성하기 위한 방법{METHOD FOR FORMING A SEALING ELEMENT FROM EXTRUDED THERMOPLASTIC RODS}
본 발명은 압출 성형된(extruded) 열 가소성 로드들(thermoplastic rods)에서 밀봉 요소(sealing element)를 형성하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 회전고리(swivel)의 밀봉 요소를 수리하고 교체하기 위한 방법에 관한 것이다.
대-규모 장비(large-scale equipment) 내부에 적용들의 정밀(rigors of applications)을 수용하기(accommodate) 위하여, 튼튼하고 신뢰할 수(reliable and durable) 있는 대-규모 밀봉 솔루션들(large-scale sealing solutions)을 제공하는 것은 다양한 산업들에서 극히 중요하게(key importance)되었다. 예를 들어, 해양 산업(offshore industry)에서, 계속해서-심해로의 천공(drilling)은 특히 고-성능 밀봉 시스템들을 위한, 장비 및 작동 모두에 관한, 수 많은 기술적인 도전들을 초래한다. 밀봉 시스템들(sealing systems)은, 심해 환경(deep water environment)의 온도, 힘 및/또는 압력과 결합(combined)되는, 해양 장비(offshore equipment)의 거대한 크기(large dimensions)를 수용할 수 있을 것이다. 심해 적용을 위해, 해양 산업에서의 밀봉 시스템들은 높은 압력을, 예를 들어 총 500 바(bar)까지의 압력을, 견딜(withstand) 수 있어야 한다. 밀봉부(seals)의 직경은 예를 들어 20cm와 몇 m 사이에서 다양할 수 있다.
장비의 전단 규모(sheer scale)는 종종, 오직 부분적인 분해(disassembly)와, 제-자리 공급(in-situ servicing)을 허용하는 밀봉 시스템을 요구한다. 맞춤형 밀봉 솔루션들(Tailored sealing solutions)은 이러한 요구들을 위해 완화하도록 요구된다.
거대한 직경 열 가소성 밀봉부들을 형성하기 위한 방법은 예를 들어 미국 특허 제 US2010/0116422A1호에서 기술된다. 미국 특허 제 US2010/0116422A1호는 압출 성형된 로드를 가열하는 단계, 가열된 압출 성형된 로드를 구부리는(bending) 단계, 부분적으로-완성된 링(semi-finished ring)을 형성하도록 압출 성형된 로드의 단부들을 접합하는(joining) 단계, 부분적으로-완성된 링을 어닐링(annealing)하는 단계를 기술한다. 부분적으로-완성된 링은 밀봉부 링(seal ring), 예비 링(back-up ring) 또는 다른 밀봉부 장치(seal device)를 형성하도록 기계가공(machined) 또는 더 처리될 수 있다. 예를 들어, 압출 성형된 로드의 단부들을 접합하는 것은 단부들을 녹이고 단부들을 함께 압축하는 것으로 압출 성형된 로드의 단부들을 용접하는 것을 포함한다. 특히, 압출 성형된 로드를 가열하는 것은 유리 변형 온도(glass transition temperature)보다 더 높은 온도로 로드들을 가열하는 것을 포함한다. 대부분의 열 가소성 물질들(thermoplastic materials)을 위하여, 이러한 온도는 120°C보다 높고 압출 성형된 로드들의 사이즈(size)로 조정되고 설치되도록 전용 가열 시스템(dedicated heating system)을 요구한다. 또한, 압출 성형된 로드의 단부들을 접합, 구부러짐 및 가열한 결과인 부분적으로-완성된 링은 완성된 밀봉부(finished seal)를 얻기 위하여 더욱 기계가공이 필요하다. 이러한 방법은 오히려(rather) 복잡한 것으로 고려될 수 있고 이는 밀봉 요소의 제-자리 형성을 허용하지 않으며, 이는 해양 산업에서 이용되는 많은 밀봉 시스템들에서 바람직하게 고려될 수 있다.
종래로부터 알려진, 방법들의 제한과 단점을 줄이는 열 가소성 밀봉부를 형성하기 위한 개선된 방법을 제공하는 것은 본 발명의 목적이다.
또한, 압출 성형된 열 가소성 로드들로부터 밀봉 요소를 형성하기 위한 방법은 항복점(yield point) 아래의 하나 이상의 열 가소성 로드들과 구부러진 열 가소성 로드들(bent thermoplastic rods)의 제1 및 제2 단부 면들(first and second end faces)이 폐쇄된(closed) 환형 밀봉 요소를 형성하도록 접합되는 것을 유지하는 동안에 하나 또는 이상의 기계가공된 열 가소성 로드들이 주위 온도(ambient temperature)에서 환형 구조(annular structure) 내로 구부러지는 것을 특징으로 한다.
발명자들은 본 발명에 따른 방법이 설정이 간단하고 복잡하고, 무거운 및/또는 고가의 장비의 이용을 요구하지 않는 다는 것을 관찰했다. 방법은 당연한(consequent) 동종 물질 압력 균형(homogeneous material pressure balance)과 바람직하게 안정적인 기계적인 특성들(stable mechanical properties)을 구비하는 밀봉 요소들을 형성하는 것을 더 허용한다. 밀봉 요소들이 형성되는 것으로부터 열 가소성 로드들은 사실상 임의의 전문적으로 알맞은 길이(technically feasible length)를 압출함(extrusion)으로써 얻어질 수 있다. 얻어진 밀봉 요소는 단일 열 가소성 로드 또는 복수의 열 가소성 로드들로부터 접합될 수 있고, 본 발명에 따른 방법을 적용하기 위해 기본 성정을 실질적으로 변경함 없이, 임의의 전문적으로 알맞은 직경은 가능하다. 그 결과 본 발명에 따른 방법은 열 가소성 로드들의 예비 재고(back-up stock)가 언제든지 임의의 바람직한 사이즈의 밀봉 요소들 내로 형성될 수 있고 이용 가능하기 때문에 밀봉부들의 맞춤형 제조를 배제(eliminates)한다. 밀봉 요소들은 기계가공된 열 가소성 로드들로부터 제 자리에 형성될 수 있기 때문에, 부피가 큰 밀봉 요소들의 수송(transport)과는 반대로, 수송은 매우 많이 간단하고, 이는 현장 외(ex situ)에서 형성되고 전용 포장(dedicated packaging)과 수송이 요구되며, 이는 특히 해양 산업에서, 명확한 단점이다. 또한 현장에서 열 가소성 재고(thermoplastic stocks)의 예비 재고는 밀봉 요소를 교체하기에 필요한 시간을 상당히 감축시키고 밀봉 요소가 이용되는 장비의 정지시간(down time)을 줄인다.
열 가소성 로드들은, 숙련공(skilled person)에 의해 알맞게 발견된, 임의의 압축 처리를 이용하여 압출 성형될 수 있다. 열 가소성 로드들의 다음(subsequent) 기계가공을 위해, 많은 기계가공 처리들은 당업계에서 공지된다. 가장 일반적인 몇몇은 : 연마(milling) - 회전하고 상대적으로 높은 정확도와 정밀도를 구비하는 열 가소성의 큰 부피들을 제거하도록 이용되는 - 종종 둥근 모양을 제조하도록 이용된다.
기계가공된 열 가소성 로드들은 항복점 아래 하나 이상의 열 가소성 로드들에서 응력을 유지하는 동안 주위 온도에서 환형 구조 내로 구부러진다. 열 가소성 로드의 항복점은 열 가소성 로드가 소성 변형(deform plastically)하는 로드의 굽힘에 의한 응력으로써 정의된다. 항복점 이전에 적용된 응력이 제거될 때 로드는 탄성 변형할 것이고 그것의 초기 모양으로 돌아갈 것이다. 일단 항복점을 지나면, 변형의 몇몇 일부(some fraction of the deformation)는 영구적일 것(permanent)이고 비-가역적일 것(non-reversible)이다. 항복점은 즉, 만곡한 수평 유지(curve levels off)와 소성 변형(plastic deformation)이 발생하기 시작하는 응력-스트레인(stress-strain)에서의 지점이다. 본원에서 이용되는 용어"주위" 온도 ("ambient" temperature)에서, 이는 로드들 주위 환경(surrounding environment)에 실질적으로 대응하는 로드의 온도들을 의미하고, 이러한 온도는 일반적으로 10°C 내지 40°C, 특히 15°C 내지 25°C의 범위에 있다.
예를 들어, 로드들의 열 가소성 물질은 폴리케톤(polyketone), 폴리아라미드(polyaramid), 열 가소성 폴리리미드(thermoplastic polyimide), 폴리에테르이미디(polyetherimide), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리술폰(polysulfone), 폴리페틸렌 술폰(polyphenylene sulfone), 폴리아마이드이미드(polyamideimide), 초고 분자량 폴리 에틸렌(ultra high molecular weight polyethylene), 열 가소성 불소 중합체(thermoplastic fluoropolymer), 폴리아미드(polyamide), 폴리벤즈이미다졸수지(polybenzimidazole), 고분자 액정(liquid crystal polymer), 또는 임의의 그것들의 조합과 같은, 중합체(polymer)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 열 가소설 물질은 폴리케톤(polyketone), 폴리아라미드(polyaramid), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리아마이드이미드(polyamideimide), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리페닐렌 술폰(polyphenylene sulfone), 불소 중합체(fluoropolymer), 폴리벤즈이미다졸(polybenzimidazole), 그것의 파생물, 또는 그것의 조합을 포함한다. 특히 예를 들어, 열 가소성 물질은 폴리케톤(polyketone), 열 가소성 폴리이미드(thermoplastic polyimide), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리에테르 설폰(polyether sulfone), 폴리설폰(polysulfone), 폴리아미드이미드(polyamideimide), 그것의 파생물, 또는 그것의 조합과 같은, 중합체(polymer)를 포함한다. 더욱 예를 들어, 열 가소성 물질은 폴리에테르 에테르 케톤(polyether ether ketone; PEEK), 폴리에테르 케톤(polyether ketone), 폴리에테르 케톤 케톤(polyether ketone ketone), 폴리에테르 케톤 에테르 케톤 케톤(polyether ketone ether ketone ketone), 그것의 파생물, 또는 그것의 조합과 같은, 폴리케톤(polyketone)을 포함한다. 열 가소성 불소 중합체(thermoplastic fluoropolymer)의 예는 불소화 에틸렌 프로필렌(fluorinated ethylene propylene; FEP), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene; PTFE), 폴리비닐이딘 플루오라이드(polyvinylidene fluoride; PVDF), 퍼플루오로알콕시(perfluoroalkoxy; PFA), 테트라플루오로에틸렌 의 삼량체(terpolymer of tetrafluoroethylene), 헥사플루오르프로필렌(hexafluoropropylene), 및 플루오르화 비닐리덴(vinylidene fluoride; THV), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(polychlorotrifluoroethylene; PCTFE), 에틸렌 테트라플로로에틸렌 공중합체(ethylene tetrafluoroethylene copolymer; ETFE), 에틸렌 염화삼불화에틸렌 공중합체(ethylene chlorotrifluoroethylene copolymer; ECTFE) 또는 그것들의 임의의 조합을 포함한다. 고분자 액정(liquid crystal polymer)의 예시는 상품명으로 사용 가능한 XYDAR(R) (Amoco), VECTRA(R) (Hoechst Celanese), SUMIKOSUPER(TM) 또는 EKONOL(TM) (Sumitomo Chemical), DuPont HX(TM) or DuPont ZENITE(TM) (E.I. DuPont de Nemours), RODRUN(TM) (Unitika), GRANLAR(TM) (Grandmont), 또는 그것의 임의의 조합과 같이, 아로마틱 폴리에스터계 폴리머(aromatic polyester polymers)를 포함한다. 추가적인 예에서, 열 가소성 폴리머(thermoplastic polymer)는 초고 분자량 폴리에틸렌(ultrahigh molecular weight polyethylene)일 수 있다.
또한, 로드들의 열 가소성 물질은 고체 윤활제(solid lubricant), 세라믹 또는 미네랄 충진제(ceramic or mineral filler), 폴리머 충진제(polymer filler), 섬유 충진제(fiber filler), 금속 미립자 충진제(metal particulate filler) 또는 소금들 또는 그것의 임의의 조합과 같은, 충진제를 포함한다. 고체 윤활제의 예시는 폴리테트라플루로오에틸렌(polytetrafluoroethylene), 이황화 몰리브덴(molybdenum disulfide), 이황화 텅스텐(tungsten disulfide), 그래 파이트(graphite), 그라핀(graphene), 팽창 그라파이드(expanded graphite), 질화 붕소, 활석(talc), 플루오르화 칼슘(calcium fluoride), 불화 세륨(cerium fluoride) 또는 그것의 임의의 조합을 포함한다. 세라믹 또는 미네랄의 예시는 알루미나(alumina), 이산화규소(silica), 이산화 티타늄(titanium dioxide), 플루오르화 칼슘(calcium fluoride), 질화 붕소(boron nitride), 운모(mica), 규회석(Wollastonite), 탄화 규소(silicon carbide), 질화규소(silicon nitride), 지르코니아(zirconia), 카본 블랙(carbon black), 착색제(pigments), 또는 그것의 임의의 조합을 포함한다. 폴리머 필러의 예시는 Ekonol(R) 폴리에스터(polyester), 폴리벤즈이미다졸(polybenzimidazole), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene), 임의의 위에서 작성된 열 가소성 폴리머들, 그것의 임의의 조합과 같은, 고분자 액정(liquid crystal polymers), 폴리이미드를 포함한다. 섬유의 예시는 나일론 섬유(nylon fibers), 유리 섬유(glass fibers), 탄소 섬유(carbon fibers), 폴리아크릴로니트릴 섬유(polyacrylonitrile fibers), 폴리아라미드 섬유(polyaramid fibers), 폴리테트라플루오로에틸렌 섬유(polytetrafluoroethylene fibers), 현무암 섬유(basalt fibers), 그래파이트 섬유(graphite fibers), 세라믹 섬유(ceramic fibers) 또는 그것의 임의의 조합을 포함한다. 금속들의 예시는 청동(bronze), 구리(copper), 스테인리스 스틸(stainless steel), 또는 그것의 임의의 조합을 포함한다. 소금의 예시는 황산염(sulfate), 황화물(sulfide), 인산염(phosphate) 또는 그것의 임의의 조합을 포함한다.
예를 들어, 로드들은 압출 성형된 합성 물질(composite material)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 합성 물질은 열 가소성 물질 매트릭스(thermoplastic material matrix)와 충진제로 형성될 수 있다. 특히 예를 들어, 충진제는 고체 윤활제이다. 다른 예시에서, 충진제는 불소 중합체(fluoropolymer)를 포함한다. 또 다른 예시에서, 충진제는 고체 윤활제와 불소 중합체의 조합을 포함한다. 일 실시예에서, 합성 물질은 PEEK와 같은 폴리케톤 매트릭스(polyketone matrix)를 포함하고, 고체 윤활제 충진제를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 합성 물질은 PEEK와 같은, 폴리케톤 매트릭스를 포함하고, 그래파이트, 카본 블랙, 카본 섬유 또는 그것의 임임의 조합에서 선택될 수 있는 카본 충진제를 포함한다.
구부러진 열 가소성 로드들의 제1 및 제2 단부 면들은 용접 또는 적외선 가열(infrared heating)과 같은 종래에 알려진 임의의 기술을 이용하는 폐쇄된 환형 밀봉 요소를 형성하도록 접합된다. 열 가소성 물질로부터 만들어진 로드-모양 구조들을 용접하는 방법은 본원의 참조로써 인용되는 WO99/37467호로부터 공지된다.
본원의 일 실시예에 따라, 방법은 주위 온도가 적어도 10°C인 것을 특징으로 한다.
로드들이, 예를 들어 100°C 와 같은, 유리 변형 온도 이상으로 가열하는 동안 구부러지는, 알려진 방법과는 반대로, 본 발명에 따른 방법에서 로드들은 가열된 형성하는 표면(heated forming surface) 상에 위치되지 않는 반면, 주위 온도로 자유롭게 유지되는(supported) 동안 그것들의 만곡한 모양으로 구부러진다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 방법은 밀봉 요소의 직경이 적어도 1m이고 단면 너비가 적어도 4mm인 것을 특징으로 한다.
밀봉 요소의 단면 모양은 단면의 방사상 크기가 굽힘 동안 탄성 형태(regime)로 남도록 허용하기만 하면(as long as) 어떠한 형상과 사이즈도 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 방법은 하나 또는 이상의 압출 성형된 열 가소성 로드들이 연마에 의해, 예를 들어 한-단계(one-step) 또는 다중-단계(multi-step) 연마에 의해 기계가공 되는 것을 특징으로 한다.
사전에-기계가공된(pre-machined) 로드들을 상호 연결하는 것(Interconnecting)은 접착 찌꺼기들(bonding burrs)의 그라인딩(grinding)을 제외하고 더 이상 추가 기계가공이 필요하지 않는 최종 완성 품 밀봉 요소(finished end product sealing element)의 용접을 허용한다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 방법은 제1 및 제2 단부 면들이 용접에 의해 접합되는 것을 특징으로 한다.
예를 들어, 제1 및 제2 단부 면들은 적외선 가열에 의해 접합된다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 열 가소성 물질은 플루오르(fluorine)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 열 가소성 물질은 PEEK를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 밀봉 요소는 균일한 단면(uniform cross-section)을 가진다.
이는, 임의의 바람직한 직경의 구성요소들을 제조하기 위한, 많은 수의 로드들의 성공적인 조립을 허용한다. 작은 직경 밀봉 요소들을 위해, 최소 크기(minimum dimensions)는 단면 크기 및 이용되는 물질의 탄성 제한에 의해 결정된다.
밀봉 요소는 고-압 회전고리를 위한 밀봉 링 또는 고압-회전고리를 위한 예비 링일 수 있다.
또한, 본 발명은, 그것들 사이에 환형 챔버(annular chamber)를 정의하는, 내부 및 외부 환형 벽(inner and an outer annular wall)을 가지는, 회전고리의 밀봉 요소를 수리하거나 교체하기 위한 방법에 관한 것이고, 적어도 하나의 환형 밀봉 요소는 회전 고리 그루브에서 내부 및 외부 벽 사이에 위치되며, 이러한 밀봉 요소는, 그것의 인접한 벽에 대해 축 방향으로 내부 또는 외부 환형 벽을 변위시키는 단계, 밀봉 요소의 환형 구조를 개방함으로써 회전 그루브로부터 비-기능성 밀봉 요소를 제거하는 단계, 및 기능성 밀봉 요소에 의해 비-기능성 밀봉 요소를 교체하는 단계를 포함하는 열 가소성 물질의 환형 구조를 포함하고, 기능성 밀봉 요소가 위에서 언급된 발명의 방법에 따라 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 회전 고리의 밀봉 요소를 수리하거나 교체하기 위한 방법은 기계가공된 열 가소성 로드들이 회전 고리 그루브 내로 굽혀지는 것을 특징으로 하고, 선택적으로 길이를 자르고 그 결과 굽혀진 열 가소성 로드들의 제1 및 제2 단부 면들이 폐쇄된 밀봉 요소를 형성하도록 접합되는 것을 특징으로 한다.
유리한 실시예들은 추가적인 청구범위에 의해 더 정의된다.
본 명세서에 개시되어 있음.
본 발명은 첨부된 도면을 참조로 상세히 기술될 것이다. 기술된 도면들은 단지 개략적이고 제한되지 않는다. 도면들에서 몇몇 요소들의 사이즈는 과장될 수 있으며 설명적인 목적을 위해 비율에 맞지 않게 그려질 수 있다.
도면들 :
도 1은 U-모양 단면을 구비하는 기계가공된 압출 성형된 열 가소성 로드의 사시도이다.
도2는 도 1의 로드의 단면도이다.
도 3은 도 1의 로드를 굽히고 단부 면들을 접합함으로써 환형 밀봉 요소를 형성하는 용접하는 처리를 도시한다.
도 4는 원주형 벽 주위에서 도 1의 로드를 굽힘으로써 용접하는 처리를 도시한다.
도 5는 축 방향으로 변위되는 내부 및 외부 환형 벽들과 회전고리를 도시한다.
도 6은 많은 긴 로드들로부터 환형 밀봉부가 형성되는 방법을 개략적으로 도시한다.
도 1은 예를 들어 PEEK와 같은 열 가소성 물질로 만들어진, 20cm 내지 20m 사이의 길이(L)의 긴 로드(1)를 도시한다. 로드(1)는 도 2에서 도시된, U-모양 단면을 가지도록 기계가공 되고 압출 성형되었다. 단면 너비(W)는 4mm 내지 100mm의 범위일 수 있다. 로드(1)는 로드의 길이방향 측들(4)에 실질적으로 수직(perpendicular) 방향인, 평탄한 단부 면들(2, 3)을 가진다.
도 3에서 도시된 바와 같이, 로드(1)는 위치결정 장치(positioning device; 9)의 클램핑 부재들(clamping members; 7, 8)에서 클램핑 단부들(amping ends; 5, 6)에 의해 환형 밀봉 요소 내로 형성된다. 위치결정 장치(9)는 텔레스코핑 부분들(telescoping parts 14, 15)과 두 개의 아암들(arms 12, 13)을 가진다. 로드(1)가 그것의 수평 직선 위치(horizontal straight position)에 있을 때, 아암들(12, 13)은 점선으로 도시된 바와 같이 직경방향 반대되는 방향으로 실질적으로 연결하는 중앙 힌지(17) 주위에서 선회된다. 클램핑 부재(7, 8)는 로드(1)의 단부 부분들(end parts 18,19) 상에 조이게(clampingly) 맞물리는(engage) 반면(while), 아암들(12, 13)의 텔레스코핑 부분들은 그것들의 연장된 위치에 있다. 그 후 아암들(12, 13)은 단부 면들(2, 3)이 모두 압축될 때까지 중앙 힌지(central hinge; 17) 주위에서 회전된다. 아암들이 300°C 와 400°C 사이의 온도에서 0.5 Nmm-2보다 적은 단부 면들 상의 압력을 유지하는 동안 예를 들어, -본 원에서 참조로써 인용되는- WO99/37467에서 기술된 타입의, 환형 가열 요소(annular heating element; 20)는 균일한 방식으로 가열되는 인접한(abutting) 단부 면들(2,3) 주위에서 둘러 싸인(enclosed)다. 로드(1)의 그것의 직선방향에서의 최소 길이는 단면 크기(W)와 물질에 의해 결정된다.
가열 요소(20)는 환형 모양에 관한 것이고 균일한 열 적용(uniform heat application)을 위해 용접 영역(weld area)을 둘러싸고, 원형 로드의 폐쇄된 윤곽(closed contour) 주위에 적합하게(fit) 분리될 수 있거나 힌지회전 되게(hingeably) 연결되는 두 부분들로 이루어 진다.
도 4는 로드(32)가 원주형 가이드 요소(cylindrical guide element 33)의 외부 표면에 대하여 구부러지는 일 실시예를 도시하고, 이는 해양 선박(offshore vessel) 상에 고압 회전고리의 중앙 링(central ring)에 의해 형성될 수 있다. 용접 장치(welding device; 25)는 그것이 그것의 환형 형상에 있을 때, 로드(32)의 외부 경계(outer perimeter)에 위치된 엑추에이터(actuator; 28)를 통해 함께 압착(squeezed)되는 클램핑 부재들(26, 27)을 포함한다.
도 5는, 유압 실린더들(hydraulic cylinders; 43,44)에 의해 축 방향으로 변위되어진, 내부 환형 벽(41)과 외부 환형 벽(42)을 구비하는 고압 회전고리(40)를 도시한다. 회전고리의 작동 상태에서, 벽들(41, 42)은 그루브들(48,49) 내에 위치된 환형 밀봉부들(46, 47)에 의해 밀봉되는 도넛형 챔버(toroidal chamber; 45)를 정의한다. 탄화수소(hydrocarbons)는 회전고리의 내부 벽들(41)에 연결되고, 회전고리(40)의 중앙 부분을 통해 연장하는 파이프(piping; 50, 52)로 해저 우물(subsea well)로부터 연장하는 라이저들(risers)을 통해 챔버(45)에 공급된다.
예를 들어 밀봉부(47)가 결합이 있을 때, 벽들(41, 42)은 실린더들(43, 44)을 통해 축 방향으로 떨어져(apart) 이동된다. 그 후 밀봉부(47)는 회전 고리의 중앙공간에서 연장하는 파이프(50)를 지나, 회전 고리로부터 제거되고 잘릴 수 있다. 새로운 직선 열 가소성 로드는 내부 벽(41) 주위에서 구부러질 수 있고 단부 면들은 위에서 언급된 방식으로 용접에 의해 접합될 수 있으며, 후에 외부 벽(42)은 하강되(lowered)고 내부 벽은 상승되(raised)어서, 챔버들(45) 유체-밀폐 방식(fluid-tight manner)으로 형성된다.
도 6은 상대적으로 짧은 직선 로드들(short straight rods; 56, 57)의 묶음(55)이 몇몇의 약간 만곡한 로드들(curved rods)로 구성된 환형 밀봉부(58)를 형성하도록 상호 연결될 수 있는 것을 개략적으로 도시한다. 밀봉 요소(58)는 해양의 제 자리에서(in situ off shore) 형성될 수 있고 로드들(56, 57)의 관절들(joints)은, 단지 회전 고리 밀봉부를 밖으로 변경하기(change out) 전에, 관절 영역들로부터 초과 물질(excess material)을 제거하도록 기계가공될 수 있다.
1 : 로드
2 : 단부 면
3 : 단부 면
4 : 길이방향 측
5 : 클램핑 단부
6 : 클램핑 단부
7 : 클램핑 부재
8 : 클램핑 부재
9 : 위치결정 장치
12 : 아암
13 : 아암
14 : 텔레스코핑 부분
15 : 텔레스코핑 부분
17 : 중앙 힌지
25 : 용접장치
26 : 클램핑 부재
27 : 클램핑 부재
28 : 엑추에이터
32 : 로드
33 : 원주형 가이드 요소
40 : 회전 고리
41 : 내부 환형 벽
42 : 외부 환형 벽
43 : 유압 실린더
44 : 유압 실린더
45 : 도넛형 챔버
46 : 환형 밀봉부
47 : 환형 밀봉부
48 : 그루브
49 : 그루브
50 : 파이프
52 : 파이프
55 : 로드들의 묶음
56 : 로드
57 : 로드
58 : 밀봉 요소

Claims (13)

  1. 바람직한 모양에서, 각각, 제1 및 제2 단부 면들(2, 3)을 구비하는 제1 및 제2 단부를 가지는, 각각의 하나 또는 이상의 압출 성형된 열 가소성 로드들(1, 56, 57)을 기계가공 하는 단계;
    을 포함하고,
    항복점 이하에서 하나 또는 이상의 열 가소성 로드들에서 응력을 유지하는 동안
    주위 온도에서 환형 구조 내로, 하나 또는 이상의 기계가공된 열 가소성 로드들(1, 56, 57)을 구부리는 단계와 밀폐된 환형 밀봉 요소(46, 47, 58)를 형성하도록 적어도 하나의 구부러진 열 가소성 로드(1)의 상기 제1 및 상기 제2 단부 면들(2, 3)을 접합하는 단계를 더 포함하는 방법을 특징으로 하는,
    압출 성형된 열 가소성 로드들로부터 밀봉 요소(46, 47, 58)를 형성하기 위한 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 주위 온도는 적어도 10°C인 것을 특징으로 하는, 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 밀봉 요소(46, 47, 58)의 직경은 적어도 1m이고 단면 너비(W)는 적어도 4mm인 것을 특징으로 하는, 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 또는 이상의 압출 성형된 열 가소성 로드들(1, 56, 57)은 한-단계 또는 다중-단계 연마에 의해 기계가공 되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 상기 제2 단부 면들(2, 3)은 용접에 의해 접합되는, 방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 상기 제2 단부 면들(2, 3)은 적외선 또는 가열된 난로 가열(heated furnace heating)에 의해 접합되는, 방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 가소성 물질은 플루오르(fluorine)를 포함하는, 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 열 가소성 물질은 PEEK 또는 관련된 물질들을 포함하는, 방법.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉 요소(46, 47, 58)는 균일한 단면을 가지는, 방법.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉 요소(46, 47, 58)는 고-압 회전 고리(40)를 위한 밀봉 링을 형성하는, 방법.
  11. 제 1항 내지 제 10항에 있어서,
    상기 밀봉 요소는 고-압 회전 고리(40)를 위한 백-업 링을 형성하는, 방법.
  12. 사이에 환형 챔버를 정의하는, 내부 및 외부 환형 벽(41, 42), 회전 고리 그루브(48,49)에서 상기 내부 및 상기 외부 벽들 사이에 위치되는 적어도 하나의 환형 밀봉 요소(46, 47)를 가지고, 이러한 밀봉 요소는 열 가소성 물질의 환형 구조를 포함하고,
    - 그것의 인접한 벽에 대하여 축 방향으로 상기 내부 또는 상기 외부 환형 벽(41, 42)을 변위하는 단계,
    - 밀봉 요소의 환형 구조를 개방함으로써 회전 고리 그루브(48, 49)로부터 비-기능성 밀봉 요소를 제거하는 단계;
    - 기능성 밀봉 요소(46, 47, 58)에 의해 비-기능성 밀봉 요소를 교체하는 단계;
    를 포함하고,
    기능성 밀봉 요소는 이전의 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 따라서 형성되는 것을 특징으로 하는, 회전 고리(40)의 밀봉 요소(46, 47)를 수리하거나 교체하기 위한 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    기계가공된 열 가소성 로드들은 상기 회전 고리 그루브 내로 굽혀지고(48, 49), 선택적으로 길이를 절단하며 그 결과 적어도 하나의 구부러진 열 가소성 로드들의 상기 제1 및 상기 제2 단부 면들(2, 3)은 밀폐된 환형 밀봉 요소를 형성하도록 접합되는, 방법.
KR1020167022775A 2014-02-07 2015-02-06 압출 성형된 열 가소성 로드들에서 밀봉 요소를 형성하기 위한 방법 KR102296414B1 (ko)

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