KR20190084963A - 시스템 및 시스템의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
신호 전달 시스템 또는 센서 시스템 (1, 1') 은, 적어도 하나의 신호 라인 (2), 신호 라인에 연결된 적어도 하나의 센서 (10), 및 종방향으로 연장되는 2 개의 종방향 에지들 (5) 및 종방향 에지들 (5) 을 연결하는 2 개의 횡방향 에지들을 갖는 금속 스트립 또는 금속 플레이트 (4) 로 형성된 제 1 튜브 (3) 를 포함하고, 금속 스트립 또는 금속 플레이트 (4) 는 금속 스트립 또는 금속 플레이트의 종방향 에지들을 함께 결합시킴으로써 캐비티로 형성되고, 적어도 하나의 신호 라인 (2) 은 캐비티 내에 위치된다. 본 발명은 또한 그러한 신호 전달 시스템 또는 센서 시스템의 제조 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 적어도 하나의 신호 라인, 적어도 하나의 신호 라인에 연결된 적어도 하나의 센서, 및 종방향으로 연장되는 2 개의 종방향 에지들 및 종방향 에지들을 연결하는 2 개의 횡방향 에지들을 갖는 금속 스트립 또는 금속 플레이트로 형성된 제 1 튜브를 포함하는 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 또한 그러한 시스템의 제조 방법에 관한 것이다.
금속, 특히 강 또는 스테인리스 강의 튜브는 그 튜브가 다중 하중, 마모 및 에이징을 겪는 다수의 용도에 사용된다. 이러한 요인은 예를 들어 파이프 파열로 이어질 수 있으며, 이는 개별 튜브의 교체로 이어질 뿐만 아니라 튜브에 의해 연결된 기계의 정지 시간과도 관련된다. 파이프 파열을 방지하기 위해, 일부 금속 튜브는 미리 규정된 시간 일정에 따라 튜브의 실제 상태와 관계없이 대체된다. 튜브의 실제 상태를 고려하는 것이 유익할 것이지만, 지금까지는 작동 중에 금속 튜브의 실제 상태를 결정하는 것이 다소 어렵다.
예컨대 금속 튜브의 실제 상태에 관한 데이터를 결정하거나 전송하는 데 사용될 수 있는 센서 및 신호 라인은 환경 영향으로 인해 튜브 외부에 위치될 때 내구성이 짧다. 튜브의 캐비티 내에 센서 및/또는 신호 라인을 배치하는 것은 금속 튜브의 길이로 인해 불가능하지는 않더라도 다소 어렵거나, 또는 튜브 내에서 전달되는 임의의 유체가 캐비티 내에 위치된 센서 및/또는 신호 라인의 내구성을 단축시키므로 유익하지 않을 수 있다
본 발명의 일 양태는 상기한 문제점을 해결하거나 적어도 감소시키기 위한 것이다. 따라서, 본 발명은 정보 전달 수단을 과도한 마모 또는 환경적 영향에 노출시키지 않으면서 금속 튜브의 상태에 관한 정보가 금속 튜브의 전체 길이를 따라 전달될 수 있는 시스템을 제공한다. 또한, 본 발명은 신호를 전달하고/하거나 튜브의 파라미터를 측정하기 위해 50 미터 이상, 100 미터 이상과 같은 상당히 긴 시스템을 제공한다. 따라서, 긴 튜브가 노출되는 움직임과 스트레스를 모니터링할 가능성이 제공된다. 더욱이, 본 발명은 그러한 시스템의 제조 방법을 또한 제공하며, 이 방법은 적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 센서를 정밀하게 장착하고 배치할 가능성을 제공할 것이다.
본 발명의 적어도 하나의 양태는, 적어도 하나의 신호 라인, 적어도 하나의 신호 라인에 연결된 적어도 하나의 센서, 및 종방향으로 연장되는 2 개의 종방향 에지들 및 종방향 에지들을 연결하는 2 개의 횡방향 에지들을 갖는 금속 스트립 또는 금속 플레이트로 형성된 제 1 튜브를 포함하는 시스템이며, 금속 스트립 또는 금속 플레이트는 금속 스트립 또는 금속 플레이트의 종방향 에지들을 함께 결합시킴으로써 캐비티로 형성되고, 적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 센서는 캐비티 내에 위치된다. 일 실시형태에 따르면, 제 1 튜브는 금속 스트립으로부터 형성된다.
본 발명의 용어에서, 신호 라인은 송신기로부터 수신기로 데이터를 전달할 수 있으며 전달하도록 구성된 라인이다. 일 실시형태에서, 적어도 하나의 신호 라인은 전기 신호를 위한 라인, 전자기 신호를 위한 라인, 및 광 신호를 위한 라인 또는 이들의 임의의 조합으로부터 선택된다. 신호 라인의 일례는 절연된 전기 전도성 와이어 또는 광학 유리 섬유이고, 신호 라인의 다른 예는 전기적 노이즈에 더 영향을 받지 않는 신호 라인을 제공하는 트위스트 페어 케이블 또는 동축 케이블이다. 시스템은 신호 라인을 따라, 따라서 제 1 튜브를 따라 신호를 전달하는 데 사용될 수 있기 때문에, 시스템은 신호 전달 시스템으로 표시될 수 있다. 적어도 하나의 센서는 온도, 힘, 압력, 병진 및/또는 회전 운동, 및 신호 라인이나 그의 관련 금속 튜브의 길이의 변화와 같은 특정 물리적 또는 화학적 파라미터를 검출할 수 있다. 일 실시형태에서, 센서는 온도 센서, 힘 센서, 압력 센서, 가속도 센서, 자이로스코프, 스트레인 게이지, 전도도 센서 및 습도계 또는 이들의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 조합된 센서는 상기한 물리적 또는 화학적 파라미터들 중 하나 이상을 동시에 결정할 수 있다. 적어도 하나의 센서는 적어도 하나의 신호 라인 및/또는 센서와 관련된 튜브에 대한 환경적 영향을 결정하는 데 사용될 수 있다. 적어도 하나의 신호 라인에 연결된 적어도 하나의 센서를 포함할 때, 시스템은 센서 시스템으로 표시될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 시스템의 제조 중에, 적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 센서는 제 1 금속 튜브를 형성하기 전에 금속 스트립 또는 금속 플레이트 상에 배치된다. 적어도 하나의 신호 라인 및/또는 적어도 하나의 센서는 금속 스트립/플레이트 상에 느슨하게 놓이거나 금속 스트립/플레이트에 부착될 수 있고, 예컨대 적어도 하나의 신호 라인 및/또는 적어도 하나의 센서는 금속 스트립/플레이트에 접착될 수 있다. 이는 적어도 하나의 신호 라인 및/또는 적어도 하나의 센서의 정밀한 배치를 가능하게 할 것이고, 이는 센서, 예컨대 스트레인 게이지가 양호한 작동을 획득하기 위해 매우 정밀한 배치 및 접착을 필요로 하므로 매우 유리하다.
일 실시형태에서, 본 발명에 따르면, 제 1 금속 튜브를 형성하기 위한 금속 스트립 또는 금속 플레이트는 적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 센서가 안에 위치되는 그루브를 포함한다. 다시, 적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 센서는 그루브 내에 느슨하게 놓이거나 그루브 내에 부착될 수 있고, 예를 들어 적어도 하나의 신호 라인 및/또는 적어도 하나의 센서는 그루브 내에 접착될 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 이는 정밀한 배치를 제공할 것이다.
적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 센서가 금속 스트립 또는 금속 플레이트의 표면 상에 또는 금속 스트립 또는 금속 플레이트의 그루브 내에 위치되는지의 여부에 관계없이, 금속 스트립 또는 금속 플레이트의 종방향 에지들을 함께 결합할 때, 적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 센서는 추가적인 단계의 필요 없이 제 1 금속 튜브의 캐비티 내에 놓인다.
금속 스트립 또는 금속 플레이트에 의해 형성된 캐비티 내에 적어도 하나의 신호 라인에 연결된 적어도 하나의 센서와 함께 적어도 하나의 신호 라인을 수용함으로써, 제 1 튜브는 환경적 영향에 대해 적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 센서를 보호한다. 일 실시형태에서, 적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 센서가 위치되는 캐비티는 유체를 전달하도록 의도되거나 사용되지 않으며, 따라서 적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 센서는 캐비티를 통해 수송되는 유체에 의해 야기되는 마모를 받지 않는다.
적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 신호 라인에 연결된 적어도 하나의 센서가 제 1 금속 튜브의 캐비티 내에 제공되면, 일 실시형태에서의 시스템은 기준 시스템으로서 사용되어, 기준 시스템과 동일한 환경에서 사용되는 하나 이상의 추가의 스트랜드의 실제 상태를 추정한다. 본 발명의 용어에서, 스트랜드는 동력, 유체, 고체 또는 신호를 전달하기 위한 매니폴드/경로/라인과 동의어로 사용된다.
따라서, 본 발명의 적어도 하나의 양태는 또한 시스템 및 적어도 하나 이상의 스트랜드를 포함하는 엄비리컬 (umbilical) 이다. 본 발명의 용어에서, 엄비리컬은 동력, 유체, 화학 물질, 또는 기지국으로부터 원격 스테이션으로의 통신을 전달한다. 바람직하게는 엄비리컬은 스테인리스 강, 수퍼 듀플렉스 스테인리스 강, 하이퍼 듀플렉스 스테인리스 강으로 제조된 복수의 스트랜드를 포함하고, 해양에서 (offshore) 사용된다. 예를 들어, 석유 시추 산업에서, 엄비리컬은 해저 트리, 매니폴드, 점퍼, 슬레드 및 제어부와의 사이에 동력, 유체, 화학 물질 또는 정보를 전달하는 데 사용된다. 따라서, 본 발명의 용어에서, 시스템은 또한 엄비리컬의 스트랜드, 즉 파라미터를 검출하고/하거나 신호를 전달하는 데 사용되는 스트랜드인 것으로 간주될 수 있다. 본 발명에 따른 시스템과는 별도로, 엄비리컬은 위에서 언급한 바와 같이 동력, 화학 물질, 통신 등을 전달하기 위한 적어도 하나 이상의 스트랜드를 포함한다. 일 실시형태에서, 적어도 하나 이상의 스트랜드는 유체를 운반하기 위한 튜브이다.
본 발명에 따른 적어도 하나의 시스템을 갖는 엄비리컬을 제공하는 것은 엄비리컬의 현재 상태를 관찰하는 데 유익하다. 시스템의 적어도 하나의 센서는 제 1 금속 튜브 및/또는 그의 적어도 하나의 신호 라인에 작용하는 환경적 영향을 반영하는 하나 이상의 파라미터를 검출하여, 엄비리컬 및 그의 스트랜드의 현재 상태에 대한 결론을 가능하게 한다. 시스템의 적어도 하나의 센서가 관찰된 파라미터에서 미리 규정된 값으로부터의 편차를 나타내면, 조작자는 어떤 일이 일어나기 전에 엄비리컬을 대체하도록 경보받을 수 있다. 따라서, 엄비리컬에 센서 장치를 구비하는 것은 엄비리컬의 상태를 결정하는데 유리할 것이다.
일 실시형태에서, 다수의 센서는 적어도 하나의 신호 라인에 연결되고, 적어도 하나의 신호 라인의 길이를 따라 동일하게 이격된다. 신호 라인의 길이를 따라 동일하게 이격된 다수의 센서를 제공함으로써, 적어도 하나의 신호 라인 또는 그 길이를 따른 각각의 관련 튜브의 상태를 관찰하는 것이 가능하다. 긴 튜브, 예를 들어 길이가 50 m 이상, 예컨대 100 m 이상인 튜브를 가질 때, 적어도 하나의 신호 라인의 길이를 따라 동일하게 이격된 복수의 센서를 제공하는 것이 유리하다. 일 실시형태에서 적어도 하나의 단일 라인이 튜브의 전체 길이를 따라 연장되기 때문에, 센서들이 놓이는 여러 위치에서 튜브의 현재 상태를 관찰하고/하거나 튜브의 전체 상태에 대한 평균 추정을 획득하는 것이 가능하다.
일 실시형태에서, 제 1 튜브의 캐비티 내부에 제 2 금속 튜브가 위치되며, 제 2 금속 튜브는 그의 외부 표면에 그루브를 포함하고, 그루브는 제 2 금속 튜브의 종방향으로 연장되고, 적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 신호 라인에 연결된 적어도 하나의 센서가 위치된다. 제 2 금속 튜브가 제 1 금속 튜브의 캐비티 내에 위치되므로, 제 2 금속 튜브의 외부 표면의 그루브는 제 1 금속 튜브와 마주본다. 따라서, 그루브에 수용된 적어도 하나의 센서 및 적어도 하나의 신호 라인은 제 1 금속 튜브와 제 2 금속 튜브 사이에 위치된다. 제 1 및 제 2 금속 튜브는 환경적 영향으로부터 적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 센서를 보호한다. 제 2 금속 튜브는 제 1 튜브와 제 2 튜브 사이에 배치되므로 적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 센서의 내구성에 영향을 미침이 없이 유체를 전달하는데 사용될 수 있다.
위에서 또는 아래에서 규정된 바와 같은 시스템의 제조 중에, 제 2 튜브는 제 1 금속 튜브를 형성하기 위해 금속 스트립 또는 금속 플레이트 상에 놓인다. 제 2 금속 튜브의 외부 표면 상에 배치된 그루브는 용이하게 접근 가능하여, 적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 센서는 제 2 금속 튜브의 그루브 내에 놓일 수 있다. 적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 센서가 제 2 금속 튜브의 외부 표면의 그루브 내에 놓인 후, 제 1 튜브를 형성하기 위한 금속 스트립 또는 금속 플레이트는 제 2 금속 튜브 주위에서 굽혀진다. 금속 스트립 또는 금속 플레이트의 종방향 에지들은 함께 결합되어 제 1 금속 튜브를 형성한다. 완성된 시스템에서, 제 1 금속 튜브는 제 2 금속 튜브를 둘러싼다. 이 시스템의 사용에서, 제 1 튜브와 제 2 튜브 사이의 신호 라인이 튜브들의 길이를 따라 신호를 전달하는 데 사용될 수 있는 반면, 유체는 제 2 금속 튜브의 루멘을 통해 전달될 수 있다. 일 실시형태에서, 적어도 하나의 센서는 시스템의 현재 상태에 대한 특정 정보를 수집하는데 사용될 수 있다.
일 실시형태에서, 본 발명에 따르면, 제 1 금속 튜브를 형성하기 위한 금속 스트립/플레이트 및/또는 제 2 금속 튜브의 외부 표면은 복수의 그루브들을 포함하며, 각각의 그루브 내에, 적어도 하나의 신호 라인 및 각각의 적어도 하나의 신호 라인에 연결된 적어도 하나의 센서가 배치된다. 그루브들은 신호 라인들 센서들이 패턴을 따라 신호를 전달할 수 있거나 패턴을 따라 몇몇의 측정된 값들을 획득할 수 있도록 각각의 금속 튜브의 외부 표면을 따라 미리 결정된, 선택적으로는 규칙적인, 패턴을 형성할 수 있다.
일 실시형태에서, 제 1 튜브 및 제 2 튜브는 서로에 대해 동심으로 배치된다.
일 실시형태에서, 적어도 하나의 센서는 금속 스트립 또는 금속 플레이트의 표면과 맞물린다. 적어도 하나의 센서는 제 1 튜브의 금속 스트립 또는 금속 플레이트의 표면과 맞물리거나 제 2 금속 튜브의 표면과 맞물릴 수 있다. 제 1 튜브의 금속 스트립 또는 금속 플레이트의 표면과 맞물리거나 제 2 금속 튜브의 표면과 맞물리는 것은, 적어도 하나의 센서가 제 1 또는 제 2 금속 튜브에 가하는 적어도 하나의 물리적 또는 화학적 파라미터를 검출할 수 있게 한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 제 1 튜브 및/또는 제 2 튜브는 강 또는 스테인리스 강으로 제조된다. 일반적으로 제 1 튜브의 재료 및 제 2 튜브의 재료가 서로 독립적으로, 예를 들어 강, 스테인리스 강, 탄소강, 망간강, 니켈계 합금, 알루미늄 (Al), Al계 합금, 구리 (Cu), Cu계 합금, 지르코늄 (Zr), Zr계 합금, 티탄 (Ti), 티탄계 합금, 철-크롬-알루미늄 (FeCrAl) 합금, 페라이트 강 또는 이들의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
본 발명의 적어도 하나의 양태는 또한 다음의 단계를 포함하는 시스템의 제조 방법이다:
- 적어도 하나의 센서에 연결된 적어도 하나의 신호 라인을 제공하는 단계 (단계 a),
- 종방향으로 연장되는 2 개의 종방향 에지들 및 종방향 에지들을 연결하는 2 개의 횡방향 에지들을 갖는 금속 스트립 또는 금속 플레이트를 제공하는 단계 (단계 b),
- 금속 스트립의 종방향 에지들을 함께 결합시킴으로써 캐비티를 갖는 제 1 튜브를 형성하는 단계 (단계 c), 및
- 적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 센서를 캐비티 내에 위치시키는 단계 (단계 d).
본 발명에 따른 시스템을 제조할 때, 적어도 하나의 신호 라인, 적어도 하나의 센서 및 금속 스트립 또는 금속 플레이트가 제공된다. 금속 스트립 또는 금속 플레이트는 종방향으로 연장되는 2 개의 종방향 에지들 및 종방향 에지들을 연결하는 2 개의 횡방향 에지들을 갖는다. 금속 스트립 또는 금속 플레이트는 금속 스트립 또는 금속 플레이트의 종방향 에지들을 함께 결합시킴으로써 제 1 튜브로 형성된다. 예를 들어, 금속 스트립 또는 금속 플레이트는 롤 성형에 의해 튜브로 형성될 수 있으며, 여기서 종방향 에지들은 함께 용접된다. 적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 센서는 제 1 튜브의 캐비티 내에 놓인다. 상기 방법은 신호 전송 시스템의 제조 방법으로서 참조될 수 있다.
일 실시형태에서, 제 1 튜브를 형성하는 것은 용접 공정 및/또는 롤 성형 공정을 포함한다. 예를 들어, 금속 스트립 또는 금속 플레이트는 제 1 금속 튜브의 종방향 에지들을 함께 합치도록 먼저 롤 성형될 수 있다. 그 후, 종방향 에지들은 함께 용접되어서, 제 1 금속 튜브의 형상을 보존한다.
앞에서 또는 아래에서 설명하는 방법은 센서 시스템의 제조 방법을 나타낸다.
결과적으로, 본 발명의 적어도 하나의 양태는 또한 다음의 단계를 포함하는 센서 시스템의 제조 방법이다:
- 적어도 하나의 센서 및 상기 센서에 연결된 적어도 하나의 신호 라인을 제공하는 단계 (단계 a);
- 종방향으로 연장되는 2 개의 종방향 에지들 및 종방향 에지들을 연결하는 2 개의 횡방향 에지들을 갖는 금속 스트립 또는 금속 플레이트를 제공하는 단계 (단계 b),
- 금속 스트립 또는 금속 플레이트의 종방향 에지들을 함께 결합시킴으로써 캐비티를 형성하는 단계 (단계 c), 및
- 적어도 하나의 센서 및 적어도 하나의 신호 라인을 캐비티 내에 위치시키는 단계 (단계 d).
본 발명에 관하여, 단계들 "금속 스트립 또는 금속 플레이트의 종방향 에지들을 함께 결합시킴으로써 캐비티를 형성하는 단계 (단계 c)" 및 "적어도 하나의 센서 및 적어도 하나의 신호 라인을 캐비티 내에 위치시키는 단계 (단계 d)" 는 주어진 순서를 반드시 따를 필요는 없는 보충 단계들로 간주된다는 것을 이해해야 한다. 사실상, 제 1 튜브는, 제 1 튜브를 형성하기 위한 금속 스트립 또는 금속 플레이트에 대해 신호 라인 및 적어도 하나의 센서를 위치시킴으로써 그리고 금속 스트립/플레이트의 종방향 에지들을 함께 결합함으로써 적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 센서가 제 1 튜브의 캐비티 내에 위치되도록 형성된다.
금속 스트립 또는 금속 플레이트에 대해 신호 라인 및 센서를 위치시키는 방법은 여러 가지가 있으며, 결국 적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 센서는 금속 스트립의 종방향 에지들을 서로 결합시키는 때에 제 1 튜브의 캐비티 내에 위치된다.
일 실시형태에서, 적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 센서는 제 1 튜브를 형성하기 전에 금속 스트립/플레이트 상에 놓인다. 금속 스트립 또는 금속 플레이트의 종방향 에지들을 함께 결합하는 때, 제 1 금속 튜브의 캐비티는 신호 라인 및 적어도 하나의 센서 주위에 형성된다. 종방향 에지들을 함께 결합하기 전에 적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 센서를 금속 스트립 또는 금속 플레이트 상에 위치시킴으로써, 제 1 튜브에 의해 둘러싸이는 제 2 금속 튜브를 제공할 필요가 없다. 부가적으로, 일 실시형태에 따르면, 센서들은 센서들이 장착된 제 1 튜브를 모니터링하도록 배치될 수 있다.
제 1 튜브를 형성하기 전에 금속 스트립 또는 금속 플레이트의 표면 상에 적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 센서를 위치시키는 것은, 제 1 튜브의 캐비티 내에 그것이 형성된 후에 적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 센서를 도입하는 것보다 더 용이하다. 이것은 특정 길이를 초과하는 튜브, 즉 100 미터와 같은 50 미터보다 긴 튜브 (이 경우, 튜브가 형성된 후에 센서를 캐비티 내에 배치하는 것이 불가능함) 에 특히 적용된다.
일 실시형태에서, 적어도 하나의 신호 라인 및 신호 라인에 연결된 적어도 하나의 센서는 금속 스트립 또는 금속 플레이트의 표면 상에 고정된다. 예컨대, 적어도 하나의 신호 라인 및/또는 적어도 하나의 센서는 금속 스트립 또는 금속 플레이트의 표면 상에 접착될 수 있다.
완성된 시스템이 제 1 금속 튜브 및 제 2 금속 튜브를 포함하는 경우, 제 2 금속 튜브는 제 1 금속 튜브에 의해 둘러싸인다. 일 실시형태에서, 신호 라인 및 적어도 하나의 센서는 제 1 튜브를 형성하도록 금속 스트립/플레이트의 종방향 에지들을 함께 결합하기 전에 제 1 튜브를 형성하기 위한 금속 스트립 또는 금속 플레이트 상에 또는 제 2 금속 튜브 상에 위치된다.
따라서, 일 실시형태에서, 상기 방법은 제 2 금속 튜브를 제공하는 단계 및 제 2 금속 튜브를 금속 스트립 또는 금속 플레이트 상에 위치시키는 단계를 더 포함하고, 금속 스트립 또는 금속 플레이트는 제 2 금속 튜브 주위에서 굽혀져서, 제 2 금속 튜브는 금속 스트립 또는 금속 플레이트에 의해 형성되는 캐비티 내에 놓인다. 다시, 제 1 튜브의 캐비티는 적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 센서 주위에 형성된다. 적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 센서는 제 1 금속 튜브와 제 2 금속 튜브 사이에 위치되고, 따라서 환경적 영향 및/또는 제 2 금속 튜브를 통해 전달될 수 있는 유체로부터 보호된다.
일 실시형태에서, 금속 스트립 또는 금속 플레이트는 제 1 튜브가 제 2 튜브와 강제 끼워맞춤되도록 제 2 튜브 주위에서 굽혀진다. 강제 끼워맞춤 맞물림을 제공함으로써, 제 2 금속 튜브에 대한 제 1 금속 튜브의 위치 및 제 1 금속 튜브에 대한 제 2 금속 튜브의 위치가 고정된다.
일 실시형태에서, 적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 센서는 제 1 튜브의 종방향으로 연장되도록 놓인다. 일 실시형태에서, 적어도 하나의 신호 라인은 제 1 튜브의 전체 길이에 걸쳐 연장되어, 적어도 하나의 신호 라인의 단부들이 제 1 튜브를 넘어 돌출하고, 송신기 또는 수신기와 같은 외부 장치에 연결될 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 신호 라인은 제 1 금속 튜브의 전체 길이를 따라 신호를 전달할 수 있다.
적어도 하나의 신호 라인에 연결된 적어도 하나의 센서를 제공할 때, 적어도 하나의 센서는 금속 스트립/플레이트 및/또는 제 2 튜브의 표면과 맞물린다. 따라서, 적어도 하나의 센서는 금속 스트립 및/또는 제 2 튜브의 현재 상태에 관한 데이터를 제공한다.
일 실시형태에서, 다수의 센서들은 적어도 하나의 신호 라인에 연결되고, 센서들은 적어도 하나의 신호 라인의 종방향을 따라 동일하게 이격된다. 다수의 센서들은 적어도 하나의 신호 라인의 길이를 따라 특정 파라미터, 예컨대 온도, 힘, 압력, 가속도, 병진 및/또는 회전 운동 등을 검출할 수 있다. 따라서, 다수의 센서들은 제 1 금속 튜브, 따라서 적어도 하나의 신호 라인에 대한 환경적 영향을 결정하는 데 사용될 수 있다.
일 실시형태에서, 상기 방법은 금속 스트립 또는 금속 플레이트의 표면에 그루브를 제공하는 단계를 더 포함하고, 단계에서, 적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 센서는 그루브 내에 위치된다. 금속 스트립 또는 금속 플레이트의 표면에 그루브를 형성하고 그루브 내에 적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 센서를 위치시키는 것은, 적어도 하나의 신호 라인 및/또는 적어도 하나의 센서의 보호 및 위치결정 쌍방에 유익하다. 예를 들어, 그루브는 밀링, 드릴링 및 파일링 (filing) 또는 이들의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 칩 제거 기계가공에 의해 금속 스트립 또는 금속 플레이트 내로 가공될 수 있다. 일 실시형태에서, 금속 스트립 또는 금속 플레이트의 그루브 내에 위치되는 때, 적어도 하나의 신호 라인 및/또는 적어도 하나의 센서는 튜브의 반경 방향으로 그루브를 넘어 돌출하지 않는다. 적어도 하나의 신호 라인 및/또는 적어도 하나의 센서는 그루브에 의해 보호된다. 그리고, 그루브는 금속 스트립 또는 금속 플레이트의 표면에서 미리 선택된 위치를 규정하여, 적어도 하나의 신호 라인 및/또는 적어도 하나의 센서를 그루브 내에 위치시키는 때, 적어도 하나의 신호 라인 및/또는 적어도 하나의 센서는 잘 규정된 위치를 또한 갖는다.
일 실시형태에서, 제 2 튜브는 예를 들어 인발, 냉간 인발, 필거 밀링 또는 냉간 필거 밀링에 의해 제조된 이음매없는 금속 튜브이다. 이음매없는 금속 튜브는 종방향 이음매를 포함하지 않으므로, 강화된 제 2 금속 튜브를 초래한다.
일 실시형태에서, 제 2 금속 튜브의 외부 표면에 그루브가 제공되고, 그루브는 제 2 금속 튜브의 종방향으로 연장되고, 적어도 하나의 신호 라인은 그루브 내에 위치된다. 제 2 금속 튜브가 제 1 금속 튜브의 캐비티 내에 위치되므로, 제 2 금속 튜브의 외부 표면의 그루브는 제 1 금속 튜브의 내부 표면과 마주본다. 그루브 내에 위치된 적어도 하나의 신호 라인은 제 1 금속 튜브 및 제 2 금속 튜브 쌍방에 의해 보호된다. 마찬가지로, 적어도 하나의 신호 라인에 연결된 적어도 하나의 센서를 갖는 시스템의 일 실시형태에서, 적어도 하나의 신호 라인 및 적어도 하나의 센서 쌍방은 제 2 금속 튜브의 외부 표면의 그루브 내에 위치된다.
일 실시형태에서, 제 2 금속 튜브는 다음의 단계들에 의해 제공된다:
- 금속 중공부를 제공하는 단계, 및
- 중공부를 인발 다이를 통해 제 2 튜브로 인발하는 단계, 여기서 인발 다이는 제 2 금속 튜브의 외부 표면을 형성하는 내부 공구 표면을 가지며, 내부 공구 표면은 제 2 금속 튜브의 외부 표면 내로 그루브가 당겨지도록 내측으로 돌출하는 돌출부를 포함한다.
이렇게 함으로써, 제 2 금속 튜브에 미리 선택된 치수를 제공하기 위한 인발 단계 중에 제 2 금속 튜브의 그루브가 제 2 금속 튜브의 외부 표면에 형성된다.
본 발명의 적어도 하나의 양태는 또한 다음의 단계를 포함하는 엄비리컬의 제조 방법이다:
i) 본 발명에 따른 시스템의 제조 방법을 사용하여 시스템을 제공하는 단계,
ii) 적어도 하나의 추가 스트랜드를 제공하는 단계, 및
iii) 적어도 하나의 추가 스트랜드 및 시스템을 함께 조립하는 단계.
이상의 내용뿐만 아니라 청구항들 및 실시형태들에 대한 이하의 상세한 설명에서 시스템 또는 시스템의 제조 방법을 참조하는 한, 설명된 특징은 시스템 및 시스템의 제조 방법 모두에 적용 가능하다.
이상의 내용뿐만 아니라 청구항들 및 실시형태들에 대한 이하의 상세한 설명에서 엄비리컬 또는 엄비리컬의 제조 방법을 참조하는 한, 설명된 특징은 엄비리컬 및 엄비리컬의 제조 방법 모두에 적용 가능하다.
본 발명의 추가의 이점들, 특징들 및 적용들은 실시형태들의 이하의 설명 및 대응 첨부 도면들로부터 명백해질 것이다. 이상의 내용 및 실시형태들의 이하의 상세한 설명은 첨부 도면들과 함께 읽을 때 더 잘 이해될 것이다. 도시된 실시형태들이 나타낸 정확한 배열들 및 수단들로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 센서 시스템의 제조 방법의 단계 a) 및 b) 를 나타내는 본 발명의 일 실시형태에 따른 센서 시스템을 형성하는 데 사용되는 금속 스트립 또는 금속 플레이트의 개략적인 사시도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 센서 시스템의 제조 방법의 단계 c) 및 d) 를 또한 나타내는 본 발명의 일 실시형태에 따른 센서 시스템의 개략적인 사시도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 센서 시스템의 제조 방법의 단계 a) 내지 d) 를 또한 나타내는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 센서 시스템의 개략적인 사시도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 센서 시스템의 제조 방법의 단계 c) 및 d) 를 또한 나타내는 본 발명의 일 실시형태에 따른 센서 시스템의 개략적인 사시도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 센서 시스템의 제조 방법의 단계 a) 내지 d) 를 또한 나타내는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 센서 시스템의 개략적인 사시도이다.
도면들에서, 동일한 요소들은 동일한 도면부호들로 표시된다.
도 1 은 센서 시스템 (1) 의 제조 방법의 단계 a) 및 b) 를 또한 나타내는 본 발명의 일 실시형태에 따른 센서 시스템 (1) 을 형성하는 데 사용되는 금속 스트립 (4) 의 개략적인 사시도이다.
센서 시스템의 제조 방법의 단계 a) 에 따르면, 다수의 센서들 (10) 이 신호 라인 (2) 과 함께 제공된다. 센서들 (10) 은 신호 라인 (2) 에 연결되고, 신호 라인 (2) 의 길이를 따라 동일하게 떨어져 있다.
센서 시스템 (1) 의 제조 방법의 단계 b) 에 따르면, 2 개의 종방향 에지들 (5) 및 2 개의 횡방향 에지들 (6) (도시 안 됨) 을 갖는 금속 스트립 (4) 이 제공된다. 금속 스트립 (4) 은 100 m 이상의 튜브 길이를 갖는 센서 시스템을 제조하기 위해 코일 스트립 (4) 으로서 제공된다.
금속 스트립 (4) 의 언코일링 후, 신호 라인 (2) 및 센서들 (10) 은 금속 스트립 (4) 의 종방향 에지들 (5) 과 정렬된다. 신호 라인 (2) 및 센서들 (10) 은 접착에 의해 금속 스트립 (4) 의 표면에 부착되어, 센서들 (10) 은 금속 스트립 (4) 과 결합하고 금속 스트립 (4) 에 대해 고정 위치 관계를 갖는다. 센서들 (10) 의 각각은 금속 스트립 (4) 의 이동과 금속 스트립에 가해지는 힘을 감지할 수 있는 복합형 가속도 센서 및 힘 센서이다. 센서들 (10) 은 신호 라인 (2) 을 함께 형성하는 두 개의 구리 와이어에 각각 연결된다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 시스템 (1) 을 초래하는 본 발명의 일 실시형태에 따른 시스템 (1) 의 제조 방법의 단계 c) 및 d) 를 나타낸다.
롤 성형에 의해, 금속 스트립 (4) 의 종방향 에지들 (5) 은 서로를 향해 굽혀져서, 캐비티 (7) 를 포함하는 제 1 튜브 (3) 를 형성한다. 종방향 에지들 (5) 은 함께 용접되어서, 튜브 (3) 의 형상을 보존한다. 센서들 (10) 및 신호 라인 (2) 이 금속 스트립 상에 위치되었기 때문에, 금속 스트립 (4) 의 종방향 에지들 (5) 을 함께 결합하여 캐비티 (7) 를 형성할 때, 센서들 (10) 및 신호 라인 (2) 은 캐비티 (7) 내에 위치된다.
단부에서, 센서 시스템 (1) 은 센서들 (10) 및 신호 라인 (2) 을 환경적 영향으로부터 보호하는 제 1 금속 튜브 (3) 를 포함한다.
신호 라인 (2) 은 제 1 금속 튜브 (3) 의 종방향으로 연장되고, 신호 라인 (2) 의 단부들은 제 1 금속 튜브 (3) 위에 돌출하여, 신호 라인 (2) 은 수신기 (도시 안 됨) 에 연결 가능하다.
도 3 은 센서 시스템 (1') 을 제조하기 위한 대응 방법의 단계 a) 내지 d) 를 또한 나타내는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 센서 시스템 (1') 의 개략적인 사시도이다.
단계 a) 에서, 신호 라인 (2) 및 센서들 (10) 이 제공된다. 센서들 (10) 은 신호 라인 (2) 에 연결되고, 신호 라인 (2) 의 길이를 따라 동일하게 떨어져 있다. 센서들 (10) 은 시스템 (1') 에 가하는 압력을 결정하기 위한 압력 센서들이다.
다음으로, 2 개의 종방향 에지들 (5) 및 2 개의 횡방향 에지들 (6) 을 포함하는 금속 스트립 (4) 이 제공된다. 횡방향 에지들은 종방향 에지들 (5) 을 연결하며, 오직 하나의 횡방향 에지 (6) 만이 도 3 에 도시되어 있다.
금속 스트립 (4) 의 표면에 제 2 금속 튜브 (8) 가 위치된다. 제 2 금속 튜브 (8) 는 인발 다이 (도시 안 됨) 를 통해 중공부의 냉간 인발에 의해 제공되는 이음매없는 튜브이다. 인발 다이는 제 2 금속 튜브 (8) 의 외부 표면을 형성하는 내부 공구를 가지며, 내부 공구 표면은 제 2 금속 튜브 (8) 의 외부 표면 내로 그루브 (9) 가 당겨지도록 내측으로 돌출하는 돌출부를 포함한다.
그루브 (9) 는 제 2 금속 튜브 (8) 의 종방향으로 연장된다. 후속 단계에서, 신호 라인 (2) 및 다수의 센서들 (10) 이 그루브 (9) 내에 위치된다.
신호 라인 (2) 및 센서들 (10) 이 그루브 (9) 내에 위치된 후, 금속 스트립 (4) 은 롤 성형에 의해 굽혀져 제 1 튜브 (3) 로 된다. 롤 성형 후, 제 1 튜브 (3) 는 제 2 금속 튜브 (8) 를 둘러싼다. 이로써, 제 2 금속 튜브 (8) 는 제 1 튜브 (3) 에 의해 형성된 캐비티 (7) 의 내부에 위치된다. 제 1 튜브 (3) 와 제 2 튜브 (8) 는 서로 강제 끼워맞춤 (force fit) 결합된다. 금속 스트립 (4) 의 종방향 에지들 (5) 은 함께 용접되어서, 제 1 금속 튜브 (3) 의 형상을 보존한다.
제 2 금속 튜브 (8) 가 캐비티 (7) 내에 위치되기 때문에, 그루브 (9) 가 제 1 금속 튜브 (3) 의 내부 표면을 마주보아서, 신호 라인 (2) 및 센서들 (10) 이 제 1 튜브 (3) 와 제 2 튜브 (8) 사이에 배치된다. 센서들 (10) 및 그루브 (9) 내에 위치된 적어도 하나의 신호 라인 (2) 은 제 1 금속 튜브 (3) 및 제 2 금속 튜브 (8) 쌍방에 의해 보호된다.
원래의 개시의 목적을 위해, 본 명세서, 도면 및 청구범위로부터 당업자에게 명백한 모든 특징은, 추가 특징으로 단지 기술되었더라도, 단독으로 또는 기술적으로 불가능하거나 명시적으로 배제되지 않았다면 여기에 개시된 특징들의 모든 조합으로 결합될 수 있다는 것을 언급한다. 특징들의 모든 가능한 조합에 대한 포괄적이며 명시적인 설명은 단지 설명의 가독성을 제공하기 위해 생략된다.
본 발명이 제한된 개수의 실시형태들과 관련하여 설명되었지만, 그 개시가 이 실시형태들로 한정되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 다양한 변화를 포함하는 다른 실시형태가 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다. 특히, 바람직한 실시형태들의 설명은 명세서 및 도면에 명시적으로 도시되고 설명된 것으로 제한된다고 이해되어서는 안 되며, 명세서 및 도면의 개시 내용을 전체로서 포함하여야 한다.
1, 1' 시스템
2 신호 라인
3 제 1 튜브
4 금속 스트립
5 금속 스트립 (4) 의 종방향 에지
6 금속 스트립 (4) 의 횡방향 에지
7 캐비티
8 제 2 튜브
9 그루브
10 센서
2 신호 라인
3 제 1 튜브
4 금속 스트립
5 금속 스트립 (4) 의 종방향 에지
6 금속 스트립 (4) 의 횡방향 에지
7 캐비티
8 제 2 튜브
9 그루브
10 센서
Claims (13)
- 적어도 하나의 신호 라인 (2),
상기 적어도 하나의 신호 라인 (2) 에 연결된 적어도 하나의 센서 (10), 및
종방향으로 연장되는 2 개의 종방향 에지들 (5) 및 상기 종방향 에지들 (5) 을 연결하는 2 개의 횡방향 에지들 (6) 을 갖는 금속 스트립 (4) 또는 금속 플레이트로 형성된 제 1 튜브 (3)
를 포함하는 시스템 (1, 1') 으로서,
상기 금속 스트립 (4) 또는 금속 플레이트는 상기 금속 스트립 (4) 또는 상기 금속 플레이트의 상기 종방향 에지들 (5) 을 함께 결합시킴으로써 캐비티 (7) 로 형성되고,
상기 적어도 하나의 신호 라인 (2) 및 상기 적어도 하나의 센서는 상기 캐비티 (7) 내에 위치되는, 시스템 (1, 1'). - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 튜브 (3) 의 상기 캐비티 (7) 의 내부에, 제 2 금속 튜브 (8) 가 위치되고, 상기 제 2 금속 튜브 (8) 는 그의 외부 표면에 그루브 (9) 를 포함하고, 상기 그루브 (9) 는 상기 제 2 금속 튜브 (8) 의 종방향으로 연장되고, 상기 적어도 하나의 신호 라인 (2) 은 상기 그루브 (9) 내에 위치되는, 시스템 (1, 1'). - 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 시스템 (1, 1') 및 적어도 하나의 추가 스트랜드를 포함하는 엄비리컬 (umbilical).
- - 적어도 하나의 센서에 연결된 적어도 하나의 신호 라인 (2) 을 제공하는 단계,
- 종방향으로 연장되는 2 개의 종방향 에지들 (5) 및 상기 종방향 에지들 (5) 을 연결하는 2 개의 횡방향 에지들 (6) 을 갖는 금속 스트립 (4) 또는 금속 플레이트를 제공하는 단계,
- 상기 금속 스트립 (4) 또는 금속 플레이트의 상기 종방향 에지들 (5) 을 함께 결합시킴으로써 캐비티 (7) 를 갖는 제 1 튜브 (3) 를 형성하는 단계, 및
- 상기 적어도 하나의 신호 라인 (2) 및 상기 적어도 하나의 센서를 상기 캐비티 (7) 내에 위치시키는 단계
를 포함하는, 시스템 (1, 1') 의 제조 방법. - 제 4 항에 있어서,
단계 d) 에서, 상기 적어도 하나의 신호 라인 (2) 은 단계 c) 의 상기 캐비티 (7) 의 형성 전에 상기 금속 스트립 (4) 또는 금속 플레이트의 표면에 놓이는, 시스템 (1, 1') 의 제조 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 신호 라인 (2) 은 상기 금속 스트립 (4) 또는 상기 금속 플레이트의 상기 표면에 고정되는, 시스템 (1, 1') 의 제조 방법. - 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 신호 라인 (2) 은 상기 신호 라인 (2) 이 상기 금속 스트립 (4) 또는 금속 플레이트의 종방향으로 연장되도록 상기 금속 스트립 (4) 또는 금속 플레이트의 상기 표면에 놓이는, 시스템 (1, 1') 의 제조 방법. - 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은 제 2 금속 튜브 (8) 를 제공하는 단계 및 상기 제 2 금속 튜브 (8) 를 상기 금속 스트립 (4) 또는 상기 금속 플레이트 상에 위치시키는 단계를 더 포함하고, 단계 d) 에서, 상기 금속 스트립 (4) 또는 상기 금속 플레이트는 상기 제 2 금속 튜브 (8) 주위에서 굽혀져서, 상기 제 2 금속 튜브 (8) 는 상기 금속 스트립 (4) 또는 상기 금속 플레이트에 의해 형성되는 캐비티 (7) 내에 놓이는, 시스템 (1, 1') 의 제조 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 2 금속 튜브 (8) 의 외부 표면에 그루브 (9) 가 제공되고, 상기 그루브 (9) 는 상기 제 2 금속 튜브 (8) 의 종방향으로 연장되고, 단계 c) 에서, 상기 적어도 하나의 신호 라인 (2) 은 상기 신호 라인 (2) 에 연결된 적어도 하나의 센서 (10) 를 가지면서 또는 갖지 않으면서 상기 그루브 (9) 내에 놓이는, 시스템 (1, 1') 의 제조 방법. - 제 4 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
단계 c) 는 용접 공정을 포함하는, 시스템 (1, 1') 의 제조 방법. - 제 4 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
단계 c) 는 롤 성형 공정을 포함하는, 시스템 (1, 1') 의 제조 방법. - i) 제 4 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 사용하여 시스템 (1, 1') 을 제공하는 단계,
ii) 적어도 하나의 추가 스트랜드를 제공하는 단계, 및
iii) 상기 시스템 (1, 1') 과 상기 적어도 하나의 추가 스트랜드를 조립하는 단계
를 포함하는, 엄비리컬의 제조 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 추가 스트랜드는 유체 운반용 금속 튜브인, 엄비리컬의 제조 방법.
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