(57)【要約】  本開示は、金属のチューブを製造するための方法に関する。センサーが、チューブに取り付けられており、センサーは、チューブの損傷を登録して信号を送る。環境の影響に対する、これらのチューブにおけるセンサーの保護が複雑であるということは有害である。対照的に、本開示の目的は、信号線が保護するように装着され得る、チューブを製造するための方法を提供することである。この目的を解決するために、金属のチューブを製造するための方法は、外側チューブおよび内側チューブを備えることが提案され、溝部が、外側チューブの内側表面の中に、または、内側チューブの外側表面の中に引き抜き加工され、その後に、内側チューブおよび外側チューブが、引き抜きダイを通して一緒に引き抜き加工され、外側チューブの内側寸法は、引き抜き加工の後に外側チューブが内側チューブに圧力嵌めされるように低減される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属のチューブ（１６、１６’）を製造するための方法であって、前記チューブ（１６、１６’）は、外側表面（１５）および内側表面（１４、１４’）を含み、前記方法は、
外側表面（１５）、内側表面（１７、１７’）、外側寸法、および内側寸法を有する金属の外側チューブ（５、５’）を提供する工程と、
外側表面（２、２’）、内側表面（１４、１４’）、外側寸法、および内側寸法を有する金属の内側チューブ（１、１’）を提供する工程と
を含み、
少なくとも、前記外側チューブ（５、５’）を提供する工程は、
金属のホロー材を提供する工程と、
前記外側チューブ（５’）の前記外側表面（１５）を形成する内側ツール表面を備えた第１の引き抜きダイを通して、および、前記外側チューブ（５’）の前記内側表面（１７’）を形成する外側ツール表面を備えたマンドレルの上で、前記金属のホロー材を前記外側チューブ（５’）へと引き抜き加工する工程と
を含み、
前記第１の引き抜きダイの前記内側ツール表面のツール寸法、および、前記マンドレルの前記外側ツール表面のツール寸法は、前記外側チューブ（５’）の前記内側寸法が前記内側チューブ（１、１’）の前記外側寸法よりも大きくなるように選択されており、
前記マンドレルの前記外側ツール表面は、外向きに突出した少なくとも１つのセクションを含み、前記外側チューブ（５’）の長手方向に延在する溝部（１３）が、前記外側チューブ（５’）の前記内側表面（１７’）の中に引き抜き加工されるようになっているか、または、
前記内側チューブ（１）を提供する工程は、
金属のホロー材を提供する工程と、
前記内側チューブ（１）の前記外側表面（２）を形成する内側ツール表面（１０）を有する第２の引き抜きダイ（９）を通して、前記金属のホロー材を前記内側チューブ（１）へと引き抜き加工する工程と
を含み、
前記第２の引き抜きダイ（９）の前記内側ツール表面（１０）のツール寸法は、前記内側チューブ（１）の前記外側寸法が前記外側チューブ（５、５’）の前記内側寸法よりも小さくなるように選択されており、
前記第２の引き抜きダイ（９）の前記内側ツール表面（１０）は、内向きに突出する少なくとも１つのセクション（１２）を含み、前記内側チューブ（１）の長手方向に延在する溝部（４）が、前記内側チューブ（１）の前記外側表面（２）の中に引き抜き加工されるようになっており、
また、前記方法は、
前記内側チューブ（１、１’）が前記外側チューブ（５、５’）の中に延在するように、前記内側チューブ（１、１’）を前記外側チューブ（５、５’）の中へ挿入する工程と、
前記チューブ（１６、１６’）の前記外側表面（１５）を形成する内側ツール表面を備えた第３の引き抜きダイを通して、前記内側チューブ（１、１’）および前記外側チューブ（５、５’）を一緒に引き抜き加工する工程と
を含み、
前記引き抜き加工することによって、前記外側チューブ（５、５’）の前記内側寸法が低減され、それによって引き抜き加工した後に、前記外側チューブ（５、５’）が前記内側チューブ（１、１’）の上に圧力嵌めされるように、前記第３の引き抜きダイの前記内側ツール表面のツール寸法が選択されている、方法。
【請求項２】
前記内側チューブ（１、１’）を前記外側チューブ（５、５’）の中へ挿入する前記工程の前に、少なくとも１つの信号線（７）が前記溝部（４、４’）の中に設置されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記信号線は、電気信号のための線、電磁信号のための線、光信号のための線、および、それらの組み合わせからなる群から選択される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記外側チューブ（５、５’）は、前記第３の引き抜きダイを通して前記引き抜き加工する前の壁部厚さを含み、前記第３の引き抜きダイの前記内側ツール表面の前記ツール寸法は、前記第３の引き抜きダイを通して前記引き抜き加工する前の前記内側チューブ（１、１’）の前記外側寸法、プラス、前記第３の引き抜きダイを通して前記引き抜き加工する前の前記外側チューブ（５、５’）の前記壁部厚さの２倍、マイナス、低減値と等しくなるように選択されており、前記低減値は、少なくとも０．０１ｍｍ、たとえば少なくとも０．０５ｍｍになることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも前記マンドレルの前記外側ツール表面は外向きに突出する複数のセクションを含むか、または、前記第２の引き抜きダイ（９）の前記内側ツール表面（１０）は内向きに突出する複数のセクション（１２）を含み、複数の溝部（４、４’）が、前記外側チューブ（５’）の前記内側表面（１７）の中に、または、前記内側チューブ（１）の前記外側表面（２）の中に、長手方向に引き抜き加工されるようになっていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記内側チューブ（１、１’）を前記外側チューブ（５、５’）の中へ挿入する前記工程の前に、少なくとも前記外側チューブ（５’）が金属切削によって加工され、少なくとも１つの凹部が前記外側チューブ（５’）の前記内側表面（１７’）の中に形成されるようになっており、前記凹部は少なくとも１つの溝部（１３）に接続されているか、または、前記内側チューブ（１）が金属切削によって加工され、少なくとも１つの凹部（６）が前記内側チューブ（１）の前記外側表面（２）の中に設けられるようになっており、前記凹部（６）は少なくとも１つの溝部に接続していることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記凹部（６）は、前記外側チューブ（５’）または前記内側チューブ（１）の半径方向に、所定の深さを有しており、前記凹部（６）の前記深さは、前記外側チューブ（５’）または前記内側チューブ（１）の前記半径方向の前記溝部（４、１３）の深さに等しいことを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記内側チューブ（１、１’）を前記外側チューブ（５、５’）の中へ挿入する前記工程の前に、少なくとも１つのセンサー（８）が、前記溝部（４、４’）の中または前記凹部（６）の中に設置され、前記センサー（８）は信号線（７）に接続されることを特徴とする、請求項４から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記センサー（８）は、加速度センサー、振動センサー、伝導度センサー、圧力センサー、温度センサー、歪みゲージ、コロージョンセンサー、磁界センサー、熱流束センサー、およびトルクセンサー、または、それらの任意の組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
シームレスのまたは溶接されている金属の外側チューブ（５、５’）と、
前記外側チューブ（５、５’）の中に延在する、シームレスのまたは溶接されている金属の内側チューブ（１、１’）と
を備える、金属のチューブ（１６、１６’、１６”）であって、
前記外側チューブ（５、５’）および前記内側チューブ（１、１’）は、それらの全長にわたって圧力嵌めされており、
少なくとも前記外側チューブ（５’）は、前記外側チューブ（５’）の前記全長にわたって前記外側チューブ（５’）の内側表面（１７’）の中に延在する溝部（１３）を含むか、または、前記内側チューブ（１）は、前記内側チューブ（１）の前記全長にわたって前記内側チューブ（１）の外側表面（２）の中に延在する溝部（４）を含むことを特徴とする、金属のチューブ（１６、１６’、１６”）。
【請求項１１】
信号線（７）は、少なくとも、前記外側チューブ（５’）または前記内側チューブ（１）の前記溝部（４、４’）の中に位置付けされていることを特徴とする、請求項１０に記載のチューブ（１６、１６’、１６”）。
【請求項１２】
前記信号線（７）は、電気信号のための線、電磁信号のための線、光信号のための線、および、それらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１１に記載のチューブ（１６、１６’、１６”）。
【請求項１３】
少なくとも凹部（６）は、少なくとも前記外側チューブ（５’）の前記内側表面（１７’）の中に、または、前記内側チューブ（１）の前記外側表面（２）の中に設けられており、前記凹部（６）は少なくとも１つの溝部（４、１３）に接続しており、信号線（７）に接続されているセンサー（８）が少なくとも部分的に前記凹部（６）の中に位置付けされていることを特徴とする、請求項１０から１２のいずれか一項に記載のチューブ（１６、１６’、１６”）。
【請求項１４】
シームレスのまたは溶接されている金属の外側チューブ（５、５’）と、
前記外側チューブ（５、５’）の中に延在する、シームレスのまたは溶接されている金属の内側チューブ（１、１’）と
を備えるシステムであって、
前記外側チューブ（５、５’）および前記内側チューブ（１、１’）は、それらの全長にわたって圧力嵌めされており、
少なくとも前記外側チューブ（５’）は、前記外側チューブ（５’）の前記全長にわたって前記外側チューブ（５’）の内側表面（１７’）の中に延在する溝部（１３）を含むか、または、前記内側チューブ（１）は、前記内側チューブ（１）の前記全長にわたって前記内側チューブ（１）の外側表面（２）の中に延在する溝部（４）を含み、
前記システムは、少なくとも前記外側チューブ（５’）または前記内側チューブ（１）の前記溝部（４、４’）の中に位置付けされている少なくとも１つの信号線（７）をさらに含むことを特徴とする、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、金属のチューブを製造するための方法、および、金属のチューブに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属のチューブ、とりわけ、ステンレス鋼のチューブは、複数の用途において使用されており、チューブは、複数の応力を受ける。これらの応力は、たとえば、パイプ破損につながる可能性があり、パイプ破損は、それぞれのチューブの交換につながるだけでなく、かなりのコストの増加にもつながる。したがって、いくつかのケースでは、センサーが、これらのチューブに取り付けられており、センサーは、損傷がチューブの中に出現するときに、信号を示し、また、信号を送ることとなる。しかし、環境の影響に対してこれらのチューブの中のセンサーを保護することは複雑であるということが分かった。
【発明の概要】
【０００３】
対照的に、本開示の態様は、金属のチューブを製造するための方法、および、金属のチューブを提供することであり、少なくとも１つの信号線が、保護するように位置付けされ得る。
【０００４】
この態様を解決するために、本開示による方法は、金属のチューブを製造するために提案され、チューブは、外側表面および内側表面を有しており、方法は、外側表面、内側表面、内側寸法、および外側寸法を有する金属の外側チューブを提供する工程と、外側表面、内側表面、外側寸法、および内側寸法を有する金属の内側チューブを提供する工程とを含み、少なくとも、外側チューブを提供する工程は、金属のホロー材（ｈｏｌｌｏｗ）を提供する工程と、外側チューブの外側表面を形成する内側ツール表面を備えた第１の引き抜きダイを通して、および、外側チューブの内側表面を形成する外側ツール表面を備えたマンドレルの上で、金属のホロー材を外側チューブへと引き抜き加工する工程とを含み、第１の引き抜きダイの内側ツール表面のツール寸法、および、マンドレルの外側ツール表面のツール寸法は、外側チューブの内側寸法が内側チューブの外側寸法よりも大きくなるように選択されており、マンドレルの外側ツール表面は、外向きに突出した少なくとも１つのセクションを含み、溝部が、外側チューブの内側表面の中に引き抜き加工され、外側チューブの長手方向に延在するようになっており、または、内側チューブを提供する工程は、金属のホロー材を提供する工程と、内側チューブの外側表面を形成する内側ツール表面を備える第２の引き抜きダイを通して、金属のホロー材を内側チューブへと引き抜き加工する工程とを含み、第２の引き抜きダイの内側ツール表面のツール寸法は、内側チューブの外側寸法が外側チューブの内側寸法よりも小さくなるように選択されており、第２の引き抜きダイの内側ツール表面は、内向きに突出する少なくとも１つのセクションを含み、溝部が、内側チューブの外側表面の中に引き抜き加工され、内側チューブの長手方向に延在するようになっており、また、方法は、内側チューブが外側チューブの中に延在するように、内側チューブを外側チューブの中へ挿入する工程と、外側チューブの外側表面を形成する内側ツール表面を備えた第３の引き抜きダイを通して、内側チューブおよび外側チューブを一緒に引き抜き加工する工程とを含み、引き抜き加工することによって、外側チューブの内側寸法が低減され、それによって引き抜き加工した後に、外側チューブが内側チューブに圧力嵌めされるように、第３の引き抜きダイの内側ツール表面のツール寸法は選択されている。
【０００５】
この方法によって、金属の外側チューブおよび内側チューブを備えたチューブが製造され得り、信号線、または、少なくとも１つのセンサーを備えた信号線までもが、このチューブの中に一体化可能であるということが分かった。
【０００６】
本開示の実施形態では、外側チューブおよび／または内側チューブは、鋼、炭素鋼、ステンレス鋼、マンガン鋼、ニッケル基合金、アルミニウム（Ａｌ）、Ａｌ基合金、銅（Ｃｕ）、Ｃｕ基合金、ジルコニウム（Ｚｒ）、Ｚｒ基合金、チタン（Ｔｉ）、Ｔｉ基合金、鉄−クロム−アルミニウム（ＦｅＣｒＡｌ）合金、フェライト鋼、または、それらの任意の組み合わせからなる群から選択される金属から製造されている。ホロー材は、外側チューブまたは内側チューブを提供または製造するために使用され、ホロー材は、ある実施形態では、鋼、炭素鋼、ステンレス鋼、マンガン鋼、ニッケル基合金、Ａｌ、Ａｌ基合金、Ｃｕ、Ｃｕ基合金、Ｚｒ、Ｚｒ基合金、Ｔｉ、Ｔｉ基合金、鉄−クロム−アルミニウムＦｅＣｒＡｌ合金、フェライト鋼、または、それらの任意の組み合わせからなる群から選択される金属から作製されているということが理解されるべきである。一般的に、外側チューブおよび／または内側チューブの材料は、互いから独立して選択され得るということが理解されるはずである。
【０００７】
本開示の実施形態では、外側チューブおよび内側チューブは、同一の材料から構成されているが、代替的な実施形態では、外側チューブおよび内側チューブは、互いに異なる材料を含む。後者は、外側チューブおよび内側チューブに関して材料の異なる特性が提供され得り、それは、特定の用途に採用されるチューブを得るために任意に組み合わせられ得るという点において有利である。
【０００８】
本開示の実施形態では、内側チューブを外側チューブの中へ挿入する工程、ならびに、内側チューブおよび外側チューブを第３の引き抜きダイを通して一緒に引き抜き加工する工程が、正確な所与の順序で実施され、すなわち、順々に実施される。対照的に、外側チューブを提供すること、および、内側チューブを提供することに関して、本開示に適切な特定の順序は存在しない。
【０００９】
一般的に、内側チューブおよび外側チューブは、異なる断面、たとえば、円形、四角形、三角形、または、概して多角形の断面を有することが可能である。たとえば、ホロー材を外側チューブまたは内側チューブへとそれぞれ形成することによって、外側チューブまたは内側チューブを提供すると、ある実施形態では、同時に、チューブの断面表面の画定が実現され得る。
【００１０】
たとえば、四角形または長方形のチューブに関して、外側寸法および内側寸法は、四角形の辺の長さ、または、長方形の辺の長さであり、それらは、チューブの内側断面または外側断面を画定している。壁部厚さは、それぞれの外側寸法と関連の内側寸法との間の差である。円形チューブに関して、外側寸法は、それぞれのチューブの外径であり、また、内径が、それぞれのチューブの内側寸法である。円形チューブの壁部厚さは、外側半径と内側半径との間の差である。
【００１１】
本開示による製造するための方法にとって、提供される外側チューブが、提供される内側チューブの内側寸法にマッチさせられた外側寸法を含み、外側チューブおよび内側チューブのチューブを装着するために、比較的に低い力によって、内側チューブが外側チューブの中へ挿入され得るようになっているということが重要である。
【００１２】
ある実施形態では、外側チューブおよび内側チューブは、本質的に中空の円筒形状になっており、それらが円形断面を含むようになっている。そのような実施形態では、第１、第２、および第３の引き抜きダイの内側ツール表面は、本質的に円錐状の形状を含み、より小さい断面直径を有するこれらの円錐の断面が、それぞれの引き抜きダイのツール寸法を画定している。
【００１３】
一体化されたセンサーおよび／または一体化された信号線を有するチューブを提供することができるようにするために、信号線（ある実施形態では、少なくとも信号線および少なくともセンサー）が、外側チューブと内側チューブとの間に収容され得るということが必須である。それを行うために、本開示の実施形態では、引き抜き加工によってホロー材を外側チューブまたは内側チューブへと形成する間に、溝部が、外側チューブの内側表面の中、もしくは、内側チューブの外側表面の中のいずれかに引き抜き加工され、または、その両方の中に引き抜き加工される。この溝部は、チューブの長手方向に延在しており、したがって、少なくとも信号線のためのスペースを提供するということが理解されるはずである。
【００１４】
溝部が外側チューブの内側表面の中に引き抜き加工されるとき、この引き抜きプロセスは、第１の引き抜きダイおよびマンドレルによって実施され、第１の引き抜きダイの内側ツール表面は、外側チューブの外側表面を形成し、マンドレルの外側ツール表面は、外側チューブの内側表面を形成する。そのような実施形態では、マンドレルの外側ツール表面は、半径方向外向きに突出する少なくとも１つのセクションを含み、引き抜き加工の間に、このセクションが、外側チューブの内側表面の中に溝部を引き抜き加工するようになっている。
【００１５】
対照的に、本開示の実施形態において、引き抜きダイ（それは、本出願の意味において、第２の引き抜きダイとして示されている）を通して、金属のホロー材を内側チューブへと引き抜き加工することは、マンドレルなしで実施され得る。信号線のための溝部が、内側チューブの外側表面の中に設けられることとなる場合には、内側チューブの外側表面を画定する第２の引き抜きダイの内側ツール表面は、内向きに突出するセクションを含まなければならず、内側チューブの長手方向に延在する溝部が、内側チューブの外側表面の中に引き抜き加工されるようになっている。
【００１６】
本開示の実施形態では、正確に１つの溝部が、外側チューブの内側表面の中に、および／または、内側チューブの外側表面の中に設けられているが、複数の溝部が、代替的に、外側チューブまたは内側チューブの中に引き抜き加工され得る。そのような実施形態では、外側チューブの内側表面の中に溝部を位置付けするためのマンドレルの外側ツール表面は、対応する数の外向きに突出するセクションを含むということが理解されるはずである。ある実施形態では、正確に３つの溝部が、外側チューブの内側表面の中に引き抜き加工される。ある実施形態では、これらの溝部は、互いから円周方向に約１２０°の距離を有している。
【００１７】
同じように、内側チューブの外側表面の中に設けられる複数の溝部に関して、第２の引き抜きダイの内側ツール表面は、内向きに突出する複数のセクションを含む。ある実施形態では、正確に３つの溝部が、内側チューブの外側表面の中に引き抜き加工される。ある実施形態では、これらの溝部は、互いから円周方向に約１２０°の距離を有している。
【００１８】
内側チューブおよび外側チューブを第３の引き抜きダイを通して一緒に引き抜き加工することによって（第３の引き抜きダイは、チューブの外側表面を画定する内側ツール表面を有している）、外側チューブおよび内側チューブは、圧力嵌めで一緒に接合され、製造されることとなるチューブを形成する。外側チューブと内側チューブとの間に圧力嵌めを提供するために、第３の引き抜きダイの内側ツール表面のツール寸法は、第３の引き抜きダイの中へ送られる外側チューブの外側寸法よりも小さくなければならない。第３の引き抜きダイの中での変形の間に、外側チューブは、外側チューブと内側チューブとの間に圧力嵌めを提供するために、その内側寸法が低減されるように形成されなければならない。
【００１９】
この圧力嵌めを提供するために、第３の引き抜きダイを通した引き抜き加工の前の外側チューブの外側寸法および内側寸法、第３の引き抜きダイを通して引き抜き加工の前の内側チューブの外側寸法および内側寸法、ならびに、第３の引き抜きダイの内側ツール表面のツール寸法は、互いに対してマッチさせられなければならない。それを行う際に、外側チューブおよび内側チューブを一緒に第３の引き抜きダイを通す共通の引き抜き加工は、第３の引き抜きダイを通した、かつ、内側チューブによって形成されるマンドレルの上での、またはマンドレルに対しての、外側チューブの引き抜き加工として示され得る。
【００２０】
本開示の実施形態では、第３の引き抜きダイの内側ツール表面のツール寸法は、第３の引き抜きダイの中へ送られた、すなわち、第３の引き抜きダイを通した引き抜き加工の前の内側チューブの外側寸法、プラス、送られた、すなわち、第３の引き抜きダイを通して外側チューブを引き抜き加工する前の外側チューブの壁部厚さの２倍、マイナス、低減値に等しく、低減値は、少なくとも０．０５ｍｍになる。このように、十分な圧力嵌めが、外側チューブの寸法の低減によって提供される。本開示の実施形態では、低減値は、少なくとも０．１ｍｍになり、さらなる実施形態では、少なくとも０．１５ｍｍになる。
【００２１】
公式として表現されるように、第３の引き抜きダイの中へ送られる内側チューブの外側寸法ＡＤｉ、第３の引き抜きダイの中へ送られる外側チューブの壁部厚さＡＤα−ＩＤα、および、第３の引き抜きダイの内側ツール表面のツール寸法ＩＤＺの間の関係は、
ＩＤＺ  ＝  ＡＤｉ＋２＊（ＡＤα−ＩＤα）−ＡＷ
であり、ここで、ＡＷは、低減値である。
【００２２】
本開示のさらなる実施形態では、第３の引き抜きダイを通して内側チューブおよび外側チューブを一緒に引き抜き加工することによって、信号線および／またはセンサーの挿入を可能にするために、これらの表面の中に引き抜き加工された１つまたは複数の溝部を引き抜き加工することによってより小さくする必要がないように、外側チューブの内側表面の領域の中、または、内側チューブの外側表面の領域の中に、変形が引き起こされるということが考えられるはずである。これは、とりわけ、第３の引き抜きダイを通した引き抜き加工の前に、信号線および／またはセンサーが溝部の中に設置されているときに成立する。
【００２３】
したがって本開示の実施形態では、低減値ＡＷは、最大でも１．０ｍｍになる。さらなる実施形態では、低減値は、最大でも０．６ｍｍになる。さらなる別の実施形態では、低減値は、最大でも０．４ｍｍになる。
【００２４】
第３の引き抜きダイを通した引き抜き加工の間の溝部の寸法の過度の低減を回避するために、本開示の実施形態では、第３の引き抜きダイを通した引き抜き加工の間に、内側チューブの外側寸法が、１ｍｍ未満だけ低減される。さらなる実施形態では、内側チューブの外側寸法は、０．５ｍｍ未満だけ低減される。
【００２５】
本開示の実施形態では、内側チューブを外側チューブの中への挿入する工程の前に、少なくとも信号線および／またはセンサーが、溝部の中に設置される。単一の溝部の中に、複数の信号線が挿入され得り、複数の溝部が外側チューブおよび／または内側チューブの中に設けられると、それぞれの溝部の中に、１つまたは複数の信号線が挿入され得る。
【００２６】
本出願の意味において、信号線は、送信機から受信機へ、信号、すなわち、情報を送信することができる任意の線として理解される。そうではあるが、ある実施形態では、信号線は、電気信号のための線、電磁信号のための線、光信号のための線、および、それらの組み合わせからなる群から選択される。
【００２７】
そのような信号線に関する例は、隔離された導電性のワイヤーまたは光学ガラス繊維である。
【００２８】
マンドレルの外側ツール表面の上に、または、引き抜きダイの内側ツール表面の上に、外向きにまたは内向きに突出するセクションは、本開示の実施形態では、任意のプロファイルを含むことが可能であるが、それぞれの突出したセクションの断面プロファイルは、分割された円形の形状を有している。そのような分割された円形溝部は、長いツール寿命を有する、対応するツールが容易に製造され得るという利点を有している。
【００２９】
本開示の実施形態では、溝部は、外側チューブの円周方向または内側チューブの円周方向に所定の幅を含み、また、外側チューブの半径方向または内側チューブの半径方向に所定の深さを含み、幅は、深さに等しいか、深さよりも小さいか、または、深さよりも大きい。溝部のネガティブ（ｎｅｇａｔｉｖｅ）を形成する、対応するツールは、高い安定性を有している。それによって、外側表面または内側表面の輪郭に沿った外側表面または内側表面の中の溝部の延在は、円周方向の幅として理解される。
【００３０】
円形断面を有するチューブに関して、幅は、溝部が凹んでいる表面の周囲に沿って測定されるということが理解されるはずである。それに対応して、溝部の深さは、半径方向に測定される。円形断面を有するチューブに関して、この半径方向は、チューブの半径の方向に延在している。
【００３１】
そのコンポーネントのうちの１つの中の溝部によって、完成したチューブを弱くしないために、本開示の実施形態では、内側チューブを外側チューブの中へ挿入する工程の前に、少なくとも外側チューブが、金属切削によって加工され、少なくとも１つの凹部が外側チューブの内側表面の中に設けられるようになっており、凹部は、少なくとも１つの溝部に接続しており、または、内側チューブが、金属切削によって加工され、少なくとも１つの凹部が内側チューブの外側表面の中に形成されるようになっており、凹部は、少なくとも１つの溝部に接続している。このように、とりわけセンサーを収容するためのスペースが、チューブの長手方向のポイントに設けられており、すなわち、チューブの長手方向の１つまたは複数の位置に設けられている。このように、溝部の幅は、より小さくなっていることが可能である。
【００３２】
本開示の実施形態では、金属切削による加工することは、フライス加工、ドリル加工、ヤスリがけ、および、それらの組み合わせからなる群から選択された方法によって実施される。
【００３３】
本開示の実施形態では、センサーが、内側チューブを外側チューブの中へ挿入する工程の前に、溝部の中におよび／または凹部の中に設置されている。センサーは、信号線に接続されており、信号線は、溝部の中に設置されている。
【００３４】
ある実施形態では、凹部は、溝部に接続している。本開示の意味において、凹部が溝部に接続しているということは、外側表面の中または内側表面の中の溝部および凹部が連続的な利用可能なスペースまたは連続的な体積を提供するということを意味している。
【００３５】
本開示の実施形態では、凹部は、外側チューブの半径方向に、または、内側チューブの半径方向に、所定の深さを含み、凹部の深さは、外側チューブまたは内側チューブの半径方向の溝部の深さに等しい。
【００３６】
本開示の実施形態では、センサーは、加速度センサー、振動センサー、伝導度センサー、圧力センサー、温度センサー、歪みゲージ、コロージョンセンサー、磁界センサー、熱流束センサー、トルクセンサー、および、それらの任意の組み合わせからなる群から選択される。
【００３７】
本開示の実施形態では、信号線および／またはセンサーは、接着剤の支援によって、溝部および／または凹部の中へ糊付けされている。そのような糊付けは、外側チューブの中への内側チューブの挿入の間に、および、引き抜き加工の間に、溝部および／または凹部の中に、センサーおよび信号線を固定する。
【００３８】
溝部は、引き抜き加工によって、チューブの全長にわたって設けられ得るが、本開示の実施形態では、凹部は、センサーが位置付けされなければならない、チューブの長手方向の位置にのみ設けられ得る。このように、金属切削による加工のために必要とされる時間が低減され得る。
【００３９】
そのうえ、上記の態様のうちの少なくとも１つは、シームレスのまたは溶接されている金属の外側チューブと、外側チューブの中に延在する、シームレスのまたは溶接されている金属の内側チューブとを有する金属のチューブであって、外側チューブおよび内側チューブは、それらの全長にわたって、圧力嵌めを構成しており、少なくとも外側チューブは、外側チューブの全長にわたって外側チューブの内側表面の中に延在する少なくとも１つの溝部を含み、または、内側チューブは、内側チューブの全長にわたって内側チューブの外側表面の中に延在する少なくとも１つの溝部を含む、金属のチューブによって解決される。
【００４０】
本開示の実施形態では、信号線は、少なくとも、外側チューブの溝部の中にまたは内側チューブの溝部の中に位置付けされている。
【００４１】
本開示の実施形態では、少なくとも、外側チューブの内側表面の中に、または、内側チューブの外側表面の中に、少なくとも１つの凹部が設けられており、少なくとも１つの溝部が凹部に接続している。さらなる実施形態では、信号線に接続されているセンサーは、溝部および／または凹部の中に位置付けされている。
【００４２】
本開示の態様は、金属のチューブを製造するための方法に関して説明されてきた限りにおいて、これらの態様は、この方法によって製造されている金属のチューブにも適用する。説明されている金属のチューブが特徴を含む限りにおいて、これらの特徴は、チューブを製造するための方法に適合させることによって提供され得る。
【００４３】
そのうえ、上記の目的のうちの少なくとも１つは、シームレスのまたは溶接されている金属の外側チューブと、外側チューブの中に延在する、シームレスのまたは溶接されている金属の内側チューブとを備えるシステムであって、外側チューブおよび内側チューブは、それらの全長にわたって圧力嵌めされており、少なくとも外側チューブは、外側チューブの全長にわたって外側チューブの内側表面の中に延在する溝部を含み、または、内側チューブは、内側チューブの全長にわたって内側チューブの外側表面の中に延在する溝部を含み、システムは、少なくとも外側チューブまたは内側チューブの溝部の中に位置付けされている少なくとも１つの信号線をさらに含む、システムによって解決される。
【００４４】
本開示のさらなる利点、特徴、および用途は、実施形態の以下の説明および対応する図から明らかになることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本開示による方法によって製造される内側チューブの切り欠き斜視図である。
【図２】信号線およびセンサーがその上に位置付けされている、図１の内側チューブの切り欠き斜視図である。
【図３】外側チューブが内側チューブと同心円状になっている、図１および図２の内側チューブの切り欠き斜視図であり、内側チューブおよび外側チューブは、本開示による方法によって製造されていることを示す図である。
【図４】図１から図３の内側チューブの端面上への上面図である。
【図５】センサーが位置付けされている平面における、図１から図３の内側チューブの断面図である。
【図６】センサーが位置付けされている平面における、図３の内側チューブおよび外側チューブを備えるチューブの断面図である。
【図７】本開示による方法を実施するための、および、図１から図６の内側チューブを製造するための、引き抜きダイの実施形態の長手方向の断面図である。
【図８】図７の引き抜きダイを通る横方向の断面図である。
【図９】本開示による方法の実施形態によって製造されるチューブの代替的な実施形態の断面図である。
【図１０】本開示による方法によって製造されるチューブのさらなる実施形態の断面図である。
【００４６】
図において、同一のエレメントは、同一の参照数字によって示されている。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図１は、内側チューブ１を示しており、内側チューブ１は、その外側表面２の中に３つの溝部４を含む。これらの溝部４は、内側チューブ１および外側チューブから製造されるチューブの中に信号線７を収容するために設けられており、外側チューブは、図３において参照数字５によって示されている。
【００４８】
示されている実施形態では、内側チューブ１は、冷間成形ステンレス鋼チューブであり、このケースでは、冷間引き抜きステンレス鋼チューブである。溝部４は、引き抜き加工によってチューブ１の外側表面２の中に設置されているが、チューブの外側表面２の中の凹部６は、フライス加工されている。
【００４９】
図７および図８は、内側チューブ１を引き抜き加工するための引き抜きダイ９を示している。引き抜きダイ９は、その中に送られるホロー材の外径を低減させ、容易に引き抜き加工された内側チューブ１が、引き抜きダイ９のツール寸法によって画定される外径を含むようになっている。このケースでは、本出願の意味におけるツール寸法は、円錐形状の内側ツール表面１０の最小直径を示している。図７の引き抜きダイ９のこの最小内径は、１１によって示されている位置において達せられる。引き抜きダイ９に加えて、マウンティッド（ｍｏｕｎｔｅｄ）マンドレルまたはフローティングマンドレルが、完成したチューブ１へとホロー材を引き抜き加工するために使用され得り、完成したチューブ１は、内側寸法、すなわち、内側チューブ１の内径を画定している。しかし、これは、必須のものではない。
【００５０】
図４は、凹部６の外側の任意の平面における内側チューブ１の断面を示している。内側チューブ１の内側表面は、参照数字１４によって示されている。
【００５１】
内側チューブ１の外側表面２の中の溝部４の引き抜き加工のために、３つの突出したセクション１２が、内側ツール表面の上に設けられている。内側ツール表面から内向きに突出するこれらのセクション１２は、円周方向に１２０°だけ互いから距離を置かれている。内向きに突出するセクションのそれぞれは、分割された円形の形状を有する断面を含み、ここで、内側ツール表面１０を参照すると、内向きに突出するセクションのそれぞれの分割された円形は、１８０°よりも小さくなっている。このように、内側チューブ１の外側表面２の中に引き抜きダイ９によって引き抜き加工される溝部は、チューブ１の半径方向のそれらの深さよりも小さいチューブ１の円周方向の幅を有している。
【００５２】
したがって、引き抜きダイ９を通して引き抜き加工した後に、内側チューブ１は、その外側寸法およびその内側寸法を含むだけではなく、３つの溝部を示しており、３つの溝部は、それぞれ、次の溝部から１２０°だけ離れている。
【００５３】
本出願の意味において、図７および図８の引き抜きダイ９は、第２の引き抜きダイとしても示されている。
【００５４】
内側チューブ１の引き抜き加工の後に、追加的な凹部６が、その外側表面２の中にフライス加工され、凹部６が溝部４に接続するようになっている。
【００５５】
図５は、凹部６のエリアにおけるチューブの断面図を示している。それに加えて、図２は、すでにフライス加工された凹部６を備える内側チューブを示している。
【００５６】
そのうえ、内側チューブ１の外側表面２において、３つの凹部６が、センサーを収容するために設けられており、センサーは、それぞれ、信号線７にそれぞれ接続されている。３つの凹部６のうちの２つだけが、図２の斜視図の中に見ることができ、第３のものは、チューブ１によって隠されている。
【００５７】
溝部４および凹部６が信号線７およびセンサー８のための連続的な収容スペースを形成するという意味において、凹部６のそれぞれは、１つの溝部４に接続している。
【００５８】
次に、信号線７は、センサー８とともに、それぞれ、溝部４および凹部６の中に糊付けされている。この糊付けに関して、外側チューブ５の中への内側チューブ１の挿入を可能にするために糊付けが十分に安定しているということだけが意味を持つ。示されている実施形態では、溝部４は、それらが２つの信号線７をそれぞれ収容するように寸法決めされている。
【００５９】
最初に、完全なチューブを製造するために、どのように外側チューブ５が製造または提供されるかということは関係がない。典型的に、外側チューブ５は、ステンレス鋼の冷間成形チューブであることとなる。
【００６０】
内側チューブ１の外側寸法が外側チューブ５の内側寸法よりも小さいということが重要である。このように、外側チューブ５において低い摩擦を有する内側チューブ１は、小さい力で外側チューブ５の中へ挿入され得る。内側チューブ１を外側チューブ５の中へ挿入するときに、内側チューブ１および外側チューブ５が高過ぎる摩擦を含むと、溝部４および凹部６の中にすでに設置されている信号線７およびセンサー８が、損傷を受ける可能性がある。
【００６１】
次いで、互いに同心円状に位置付けされている内側チューブ１および外側チューブ５は、引き抜きベンチの上で引き抜きダイを通して両方のチューブを一緒に引き抜き加工することによって、機械的におよび圧力嵌めでチューブ１６に接合される。本出願の意味におけるこの引き抜きダイは、第３の引き抜きダイとして示されている。第３の引き抜きダイは、図７および図８の引き抜きダイの設計に対応する設計を含み、ここで、第３の引き抜きダイは、成形用の内側ツール表面の上に突出したセクションを含んでいない。チューブを製造するための方法のこの工程に関して、外側チューブ５の内径が低減され、外側チューブ５の内側表面が内側チューブ１の外側表面２の上に着座するようになるということが重要である。そのようにする際に、ツール寸法、すなわち、内側ツール表面の最小ツール直径ＩＤＺは、
ＩＤＺ  ＝  ＡＤｉ＋２＊（ＡＤα−ＩＤα）−ＡＷ
が満たされるように選択され、ここで、ＡＤｉは、第３の引き抜きダイの中へ送られる内側チューブの外側寸法であり、ＡＤα−ＩＤαは、入って来る外側チューブの壁部厚さであり、ＡＷは、低減値である。
【００６２】
示されている実施形態では、第３の引き抜きダイを通した引き抜き加工の前に、入って来る内側チューブ１の外側寸法は、２５．４ｍｍになり、また、入って来る内側チューブの壁部厚さは、３ｍｍになる。入って来る外側チューブの壁部厚さは１ｍｍになり、低減値は０．１ｍｍになる。それから、２７．３ｍｍのツール寸法が得られた。
【００６３】
示されている実施形態では、溝部４を形成する分割された円形は、０．５ｍｍの半径を有している。分割された円形は、内側チューブ１の外側表面２の中に凹んでおり、内側チューブ１の長手方向軸線に対して垂直の方向の２つの縁部の間の接続線として測定される溝部の幅が１．８８ｍｍになるようになっている。この実施形態では、溝部４の深さは、０．７ｍｍになり、それは、最大深さを有する溝部のポイントと、外側表面２の上の溝部の２つの縁部の間の接続線との間で、この接続線に対して垂直に測定される。
【００６４】
図６は、内側チューブ１および外側チューブ５を第３の引き抜きダイを通して引き抜き加工した後の図３の完成したチューブの断面図を示している。内側チューブ１の外側表面２が、外側チューブ５の内側表面１４に接触しているということが留意されるべきである。
【００６５】
図の中で、外側チューブ５の外側表面は、参照数字１５によって示されている。
【００６６】
示されている実施形態では、第２の引き抜きダイは、ツール寸法、すなわち、２７．３ｍｍの最小ツール直径を含む。第３の引き抜きダイの中へ進入する外側チューブの外径は、１ｍｍの壁部厚さを伴って、３０ｍｍになっている。
【００６７】
図９は、本開示によるチューブ１６’の実施形態を示しており、ここでは、内側チューブ１’は、溝部および凹部なしの外側表面２’を有している。その代わりに、３つの溝部１３は、内側チューブ１’の上に装着される外側チューブ５’の中へ引き抜き加工されている。この目的のために、外側チューブは、ホロー材から引き抜き加工されており、ここでは、ツールとして、引き抜きダイおよびマウンティッドマンドレルが使用された。この引き抜きダイは、本出願の意味において、第１の引き抜きダイを形成している。
【００６８】
外側チューブの内側表面を画定するそのツール表面の上のマンドレルは、外側チューブの内側表面の中に溝部１３を引き抜き加工するように外向きに突出する３つのセクションを含む。それに加えて、外側チューブ５’の内側表面１７’の中に凹部が設けられ、凹部の中にセンサーが設置され得ることも可能である。これらの凹部は、フライス加工によって内側表面１７’の中に挿入され得る。
【００６９】
図１０は、チューブ１６”の概略断面を示している。チューブ１６”のこの実施形態では、外側チューブ５’の内側表面１７’、および、内側チューブ１の外側表面２は、３つの溝部４、１３をそれぞれ含む。内側チューブ１の溝部４、および、外側チューブ５’の溝部１３は、図１から図５の内側チューブ１に関して、および、図９の外側チューブ５’に関して説明されてきたように製造されている。溝部４、１３は、それらが共通のスペースを画定するように位置付けされている。
【００７０】
最初の開示の目的のために、すべての特徴は、本明細書、図、および特許請求の範囲から、それらが特定のさらなる特徴を参照して説明されていたとしても、当業者に明らかになり、また、すべての特徴は、それら自身によって、または、本明細書で開示されている他の特徴または特徴のグループとの任意の組み合わせによって（そのような組み合わせが明示的に除外されていない限りにおいて、または、技術的な事実が、そのような組み合わせを除外しないかもしくはそれらを役に立たないものにしない限りにおいて）、組み合わせられ得るということが留意される。それぞれの可能性のある特徴の組み合わせの広範で明示的な説明は、単に、短くて読みやすい説明を提供するために省略されている。本開示は、図および上記の説明の中に詳細に示されてきたが、この説明は、単なる例に過ぎず、特許請求の範囲によって定義されているような保護の範囲を限定するように考慮されない。本開示は、開示されている実施形態に限定されない。
【００７１】
開示されている実施形態に対する修正は、図面、詳細な説明、および、添付の特許請求の範囲から、当業者に明らかである。特許請求の範囲において、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という語句は、他のエレメントまたは工程を除外しておらず、また、不定冠詞の「ａ」は、複数を除外していない。いくつかの特徴が、異なる特許請求の範囲の中で特許請求されているという単なる事実は、それらの組み合わせを除外していない。特許請求の範囲の中の参照数字は、保護の範囲を限定するように考慮されない。
【符号の説明】
【００７２】
１、１’  内側チューブ
２、２’  内側チューブの外側表面
４  内側チューブの外側表面の中の溝部
５、５’  外側チューブ
６  凹部
７  信号線
８  センサー
９  第３の引き抜きダイ
１０  引き抜きダイの内側ツール表面
１１  ツール寸法
１２  内側ツール表面の突出したセクション
１３  外側チューブの内側表面の中の溝部
１４、１４’  内側チューブの内側表面
１５  外側チューブの外側表面
１６、１６’、１６”  チューブ
１７、１７’  外側チューブの内側表面
【図１】
2019503867.tif 000003
【図２】
2019503867.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2019503867.tif 000007
【図６】
2019503867.tif 000008
【図７】
2019503867.tif 000009
【図８】
2019503867.tif 000010
【図９】
2019503867.tif 000011
【図１０】
2019503867.tif 000012
【国際調査報告】
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2019503867.tif 000014
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