(57)【要約】  本発明は、段部（１６）によって直径が減少され且つ波形部（１８）によって長さが減少された１つの縁部を有する材料の条片（１０）から形成される多層波形円筒管状構造を提供する。前記条片は、異なる高さの波形化波動で形成される領域と非波形化部分とを有する対向する波形化ローラ（７４，７６）を含む形成構成上で形成され得る。
2011513653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自己オーバーラップして螺旋的に巻回される条片材料の１つ又はそれよりも多くの条片を含む管状物品であって、前記条片は、幅Ｗ及び長さＬを有し、且つ、２つ又はそれよりも多くの長手に延びる部分と、それらの間の１つ又はそれよりも多くの長手に延びる段部とを含み、前記部分の１つ又はそれよりも多くは、それらの幅に亘って延びる複数の波形部を含む、管状物品。
【請求項２】
前記波形部は、第一の内径Ｄｉにあり、前記他の長手に延びる部分は外径Ｄｏにあり且つ非波形である、請求項１に記載の管状物品。
【請求項３】
それらの間に対応する段部を有する複数の長手に延びる部分を含み、それらの２つ又はそれよりも多くは、波形化される、請求項１又は２に記載の管状物品。
【請求項４】
前記波形部は、各長手に延びる部分内に実質的に一定の高さＨｃを有する、請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の管状物品。
【請求項５】
各長手に延びる部分の幅Ｗｆｐは、関連する径方向に隣接する部分の幅と実質的に同じである、請求項４に記載の管状物品。
【請求項６】
前記波形部の高さＨｃは、隣接する波形部の間で異なる、請求項２乃至５のうちのいずれか１項に記載の管状物品。
【請求項７】
前記高さＨｃは、外径Ｄｏ及び内径Ｄｉにある部分の間で増大する、請求項６に記載の管状物品。
【請求項８】
段部の高さＨｓは、径方向に隣接する長手に延びる部分において前記波形部の高さＨｃ以上である、請求項７に記載の管状物品。
【請求項９】
当該管状物品内にライナ部を更に含む、請求項２乃至８のうちのいずれか１項に記載の管状物品。
【請求項１０】
前記外径部は、波形付きでない、請求項１乃至１０のうちのいずれか１項に記載の管状物品。
【請求項１１】
前記条片は、その波形側に向かって湾曲する、請求項１乃至１０のうちのいずれか１項に記載の管状物品。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のうちのいずれか１項に記載の螺旋状に巻回される管状構造に形成されるのに適した条片であって、幅Ｗ及び長さＬを有し、且つ、２つ又はそれよりも多くの長手に延びる部分と、それらの間の１つ又はそれよりも多くの長手に延びる段部とを含み、前記部分の１つ又はそれよりも多くは、それらの幅に亘って延びる複数の波形部を含む、条片。
【請求項１３】
前記波形部は、第一のより低い高さＨ１にあり、前記他の長手に延びる部分は、第二のより大きな高さＨ２にあり、該高さＨ２は、波形付きでない、請求項１２に記載の条片。
【請求項１４】
それらの間に対応する段部を有する複数の長手に延びる部分を含み、それらの２つ又はそれよりも多くは、波形付きである、請求項１２又は１３に記載の条片。
【請求項１５】
前記波形部は、それぞれの長手に延びる部分内で実質的に一定の高さＨｃである、請求項１２乃至１４のうちのいずれか１項に記載の条片。
【請求項１６】
各長手に延びる部分は、幅Ｗｆｐを有し、それは関連する径方向に隣接する部分の幅と実質的に同じである、請求項１５に記載の条片。
【請求項１７】
前記波形部の高さＨｃは、隣接する波形部の間で異なる、請求項１３乃至１６のうちのいずれか１項に記載の条片。
【請求項１８】
前記高さＨｃは、外径Ｄｏと内径Ｄｉにある部分の間で増大する、請求項１７に記載の条片。
【請求項１９】
段部の前記高さＨｓは、径方向に隣接する長手に延びる部分において前記波形部の前記高さＨｃ以上である、請求項１８に記載の条片。
【請求項２０】
前記物品は、前記管状構造内にライナ部を更に含む、請求項１３乃至１９のうちのいずれか１項に記載の条片。
【請求項２１】
前記外径部は、波形付きでない、請求項１３乃至２０のうちのいずれか１項に記載の条片。
【請求項２２】
当該条片は、その波形側に向かって湾曲する、請求項１２乃至２１のうちのいずれか１項に記載の条片。
【請求項２３】
離間する対向ローラを含む波形化機構であって、各ローラは、２つ又はそれよりも多くの軸方向に隣接する軸方向に延びる部分を有し、該部分は、転動表面を有し、長手方向に延びる平行な軸Ｘ１，Ｘ２についての回転のために取り付けられ、１つ又はそれよりも多くの対の相互に対向する転動表面が、互いに逆位相で波形化され、それによって、それらの間を通る如何なる材料をも波形化し、各波形部の高さＨｃは、直ぐ隣接する軸方向に延びる部分の間で増大する、波形化機構。
【請求項２４】
１つ又はそれよりも多くの対の前記相互に対向する転動表面は、波形付きでなく、前記ローラは、それらを通じて通過させられるべき材料の条片の厚さｔ以下の距離Ｄで離間し、それによって、前記材料がそれらの間を通るとき、前記材料を保持し或いは締め付ける、請求項２３に記載の波形化機構。
【請求項２５】
均一な或いは実質的に均一な距離が隣接するローラの前記対向表面の間に維持されるよう、前記ローラは反対方向に先細る段テーパ付きローラを含む、請求項２３又は２４に記載の波形化機構。
【請求項２６】
前記ローラは、それぞれ、３つ又はそれよりも多くの軸方向に延びる部分を含み、それらの１つは、波形付きでなく、それらの残余は、波形付きである、請求項２３乃至２５のうちのいずれか１項に記載の波形化機構。
【請求項２７】
前記ローラの一方又は両方を駆動し、それによって、それらの間に条片を送り込むための駆動機構を含む、請求項２３乃至２６のうちのいずれか１項に記載の波形化機構。
【請求項２８】
前記ローラの一方は、他方のローラよりも小さい平均直径を有し、それによって、それらの間を通過させられる条片を直径に向かって湾曲させる、請求項２３乃至２７のうちのいずれか１項に記載の波形化機構。
【請求項２９】
前記軸方向に延びる部分の各々の軸方向長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、互いに実質的に同じである、請求項２３乃至２８のうちのいずれか１項に記載の波形化機構。
【請求項３０】
条片を波形化する方法であって、
ｉ）一対の離間した対向するローラを提供するステップを含み、各ローラは、２つ又はそれよりも多くの軸方向に隣接する軸方向に延びる部分を有し、該部分は、転動表面を有し、長手方向に延びる平行な軸Ｘ１，Ｘ２についての回転のために取り付けられ、１つ又はそれよりも多くの対の相互に対向する転動表面は、互いに逆位相で波形化され、
ｉｉ）前記ローラの間の間隙Ｇを通じて材料の条片を駆動し、それによって、前記波形部を変形させ、前記条片の少なくとも一部を波形化させるステップを含み、
ｉｉｉ）隣接する波形部の間で波形化高さを変えるステップを含む、
方法。
【請求項３１】
前記条片を段テーパ付きローラの間に通すステップを含み、前記ローラは、前記条片の隣接して長手に延びる部分の接合部に、前記条片の長さに沿って長手に延びる段部を創成するよう、反対方向にテーパ付けられる、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記条片の波形部を形成するステップは、異なる高さで複数の波形部を有し、それらの高さは、隣接する部分の間で増大する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記条片を異なる直径のローラの間に通し、それによって、前記条片を所望の曲率半径に湾曲させるステップを含む、請求項３０乃至３２のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項３４】
前記条片をそれ自体の上に自己オーバーラップ関係に巻回し、それによって、後続して配置される外側条片部がその上に巻回される内側条片部を有する多層管状構造を形成するステップを更に含む、請求項３０乃至３３のうちのいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状物品に関し、具体的には、複数の波形構造を有する管状物品に関し、そのような構造の製造における使用のための条片、前記条片を創成するための手段、及び、そのような構造を製造する方法に関するが、それらに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
ＧＢ２２８０８８９は、金属の条片から形成される管状部ピンを開示し、条片は、幅Ｗ及び長さＬを有し且つ２つ又はそれよりも多くの長手に延びる部分とそれらの間の１つ又はそれよりも多くの長手に延びる段部とを含んで形成される、ある長さの金属を含む。実際には、条片が先に配置された条片部分の上に配置されて多層管状物品を形成するよう条片を螺旋状自己オーバーラップ関係に巻回することによって、管状物品が形成される。製造を助けるために、条片が所要直径に自然に向かい、且つ、最終形態において条片を保持する接着剤の使用が減少され、可能であれば、排除されるよう、条片は、完成物品において要求される直径と同じ或いは僅かにより小さい選択的な直径に事前湾曲される。条片の他方の縁部に対して条片の一方の縁部を薄肉化することによって、条片をその長さに沿って湾曲させることも既知である。形成ローラの間に処方の縁部を通すことによって、そのような薄肉化を達成することができ、形成ローラは、所望の縁部を挟み或いは押し潰し、それによって、条片がそれらの間を通るときに、条片を伸長する。このプロセスは、アルミニウム、銅、及び、低引張鋼のような延性材料に対する使用に良好に適するが、より脆性の材料又はそのような応力に晒されるときに亀裂する傾向を有し得る高強度マルテンサイト系鋼のような材料に対する使用には適さない。加えて、薄肉化は条片に亘って進行的でなければならず、それは達成及び制御が困難であることが理解されよう。
【０００３】
上述の問題に対する１つの可能な解決策が米国特許第６，７３２，９０６号に開示されており、それはテーパ状タワーを生成するための金属の条片を提供し、条片はその幅Ｗに亘って一連の波形を備え、その高さＨは一端の最大と他端のゼロとの間で進行的に変化する。使用中、波形部分が互いに当接して上がり且つ条片の縁部を突出させることによって形成される鋸歯状の内表面及び外表面を有するテーパ付き管状物品が形成されるよう条片を螺旋状に巻回することによって、テーパ付きタワーが製造される。波形縁部は直線縁部に対して位置し、溶接によって直線縁部に接合されなければならず、それは問題であり得る。この構成は壁構造に亘って材料の均一な厚さをもたらすことができず、従って、その構造は構造の異なる部分に異なる強度を有する。加えて、その構造はテーパ状であり、従って、実質的に平行な側部を備え、均一な壁厚を有し、且つ、表面摂動を欠かなければならないパイプ及び類似物の製造における使用に適さない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の従来技術の問題を軽減し、可能であれば、克服する管状物品を提供すると同時に、そのような構造の製造における使用のための条片、そのような条片を創成するための手段、及び、そのような構造を製造する方法を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
従って、本発明は、幅Ｗ及び長さＬを有し且つ２つ又はそれよりも多くの長手に延びる部分とそれらの間の１つ又はそれよりも多くの長手に延びる段部とを含む自己オーバーラップして螺旋的に巻回される条片材料の１つ又はそれよりも多くの条片を含む管状物品を提供し、前記部分の１つ又はそれよりも多くは、それらの幅に亘って延びる複数の波形部を含む。好ましくは、波形部は、第一の内径Ｄｉにあり、他の長手に延びる部分は外径Ｄｏにあり、非波形であり、管状物品は、それらの間に対応する段部を有する複数の長手に延びる部分を含み、それらの２つ又はそれよりも多くは波形化される。好適実施態様において、波形部は、各長手に延びる部分内に実質的に一定の高さＨｃを有し、各長手に延びる部分の幅Ｗｆｐは、関連する径方向に隣接する部分の幅と実質的に同じであり、波形部の高さＨｃは、隣接する波形部の間で異なる。好適実施態様において、高さＨｃは、外径Ｄｏ及び内径Ｄｉにある部分の間で増大する。段部の高さＨｓは、好ましくは、径方向に隣接する長手に延びる部分において波形部の高さＨｃ以上である。一部の用途では、腐食、摩耗、又は、圧力に耐える内側ライナを提供することが望ましくあり得る。比較的滑らかな外表面を備える製品を製造するために、外径部分は、波形なしであり得る。
【０００６】
好ましくは、条片がパイプになるとき、条片のヘリクス角に広く対応する自然な湾曲を備える条片をもたらすよう、条片はその波形側に向かって湾曲される。そのような構成は、条片の横たわりを助けると同時に、最終直径まで巻回するのを助ける。
【０００７】
本発明の第二の特徴によれば、上記されたような螺旋状に巻回される管状構造に形成されるのに適した条片が提供され、条片は、幅Ｗ及び長さＬを有し、２つ又はそれよりも多くの長手に延びる部分と、それらの間の１つ又はそれよりも多くの長手に延びる段部とを含み、前記部分の１つ又はそれよりも多くは、それらの幅に亘って延びる複数の波形部を含む。好ましくは、波形部は、第一のより低い高さＨ１にあり、他の長手に延びる部分は、第二のより大きな高さＨ２にあり、高さＨ２は、波形付きでなく、有利に、条片は、それらの間に対応する段部を有する複数の長手に延びる部分を含み、それらの２つ又はそれよりも多くは、波形付きである。好ましくは、波形部は、それぞれの長手に延びる部分内で実質的に一定の高さＨｃであり、各長手に延びる部分は、幅Ｗｆｐを有し、それは関連する径方向に隣接する部分の幅と実質的に同じである。
【０００８】
好ましくは、波形部の高さＨｃは、隣接する波形部の間で異なり、より好ましくは、高さＨｃは、外径Ｄｏと内径Ｄｉにある部分の間で増大する。有利に、段部の高さＨｓは、径方向に隣接する長手に延びる部分において波形部の高さＨｃ以上である。
【０００９】
もし比較的滑らかな外表面を備える完成物品を有することが望ましいならば、外径部分は、波形付きでなくてもよい。好ましくは、条片は、その波形側に向かって湾曲する。
【００１０】
本発明の一層更なる特徴によれば、離間する波形化ローラを含む波形化機構が提供され、各ローラは、２つ又はそれよりも多くの軸方向に隣接する軸方向に延びる部分を有し、前記部分は、転動表面を有し、長手方向に延びる平行な軸Ｘ１，Ｘ２についての回転のために取り付けられ、１つ又はそれよりも多くの対の相互に対向する転動表面が、互いに逆位相で波形化され、それによって、それらの間を通る如何なる材料をも波形化し、各波形部の高さＨｃは、直ぐ隣接する軸方向に延びる部分の間で増大する。有利に、１つ又はそれよりも多くの対の相互に対向する転動表面は、波形付きでなく、ローラは、それらを通じて通過させられるべき材料の条片の厚さｔ以下の距離Ｄで離間し、それによって、材料がそれらの間を通るとき、材料を保持し或いは締め付ける。均一な或いは実質的に均一な距離が隣接するローラの対向表面の間に維持されるよう、ローラは反対方向に先細る段テーパ付きローラを含む。便利な構成において、前記ローラは、それぞれ、３つ又はそれよりも多くの軸方向に延びる部分を含み、それらの１つは波形付きでなく、それらの残余は波形付きである。
【００１１】
機構は、ローラの一方又は両方を駆動し、それによって、それらの間に条片を送り込むための駆動機構を含み、好ましくは、ローラの一方は、他方のローラよりも小さい平均直径を有し、それによって、それらの間を通過させられる条片を直径に向かって湾曲させる。更に好ましくは、この直径は、完成管状物品において求められる直径よりも小さい。好ましくは、軸方向に延びる部分の各々の軸方向長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、互いに実質的に同じであり、それによって、条片が直ぐ隣接する層の上により容易に位置することを可能にする。
【００１２】
本発明は、条片を波形化する方法も提供し、方法は、一対の離間した対向するローラを提供するステップを含み、各ローラは、２つ又はそれよりも多くの軸方向に隣接する軸方向に延びる部分を有し、該部分は、転動表面を有し、長手方向に延びる平行な軸Ｘ１，Ｘ２についての回転のために取り付けられ、１つ又はそれよりも多くの対の相互に対向する転動表面は、互いに逆位相で波形化され、ローラの間の間隙Ｇを通じて材料の条片を駆動し、それによって、波形部を変形させ、条片の少なくとも一部を波形化させるステップを含み。方法は、条片を段テーパ付きローラの間に通すステップを含み、条片の隣接して長手に延びる部分の接合部に、条片の長さに沿って長手に延びる段部を創成するよう、ローラは反対方向にテーパ付けられる。
【００１３】
有利に、条片の波形部を形成するステップは、異なる高さで複数の波形部を有し、それらの高さは、隣接する部分の間で増大し、条片を異なる直径のローラの間に通し、それによって、条片を所望の曲率半径に湾曲させるステップ、及び、条片をそれ自体の上に自己オーバーラップ関係に巻回し、それによって、後続して配置される外側条片部がその上に巻回される内側条片部を有する多層管状構造を形成する更なるステップを含み得る。
【００１４】
ほんの一例として本発明を以下により具体的に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の他の特徴に従った管状構造を形成するよう使用される本発明の１つの特徴に従った条片の第一形態を示す断面図である。
【図２】本発明のある特徴に従った管状物品を示す等角図である。
【図３】矢印Ａ−Ａの方向に取られた図２の構造を示す断面図である。
【図４】図２に示される構造の一部を示す分解図であり、径方向に隣接する層の間の波形の高さの差を例証しているが、明瞭性の目的のために、一部の層は省略されている。
【図５】図２に示される構造の代替的な部分を示す分解図であり、ライナの位置を例証している。
【図６】図２の構造の一部の直線的な展開図であり、波形部をより詳細に示している。
【図７】図１の条片又は図２の管状物品を製造するための装置を示す概略図であり、圧延ステーションを含む。
【図８】図７の圧延ステーションを形成する２つのローラを示す平面図である。
【図９】図７及び８のローラを示す第一の等角図である。
【図１０】図７乃至９のローラを示す第二の等角図であり、それらの間を通る材料の条片を例証している。
【図１１】図１０の条片材料を示す平面図である。
【図１２】内圧荷重中に波形部がどのように噛み合うかを示す説明図であり、条片の縁部に対して垂直な角度以外の角度に配置される波形部を例証している。
【図１３】内圧荷重中に波形部がどのように噛み合うかを示す説明図であり、条片の縁部に対して垂直な角度以外の角度に配置される波形部を例証している。
【図１４】内圧荷重中に波形部がどのように噛み合うかを示す説明図であり、条片の縁部に対して垂直な角度以外の角度に配置される波形部を例証している。
【図１５】内圧荷重中に波形部がどのように噛み合うかを示す説明図であり、条片の縁部に対して垂直な角度以外の角度に配置される波形部を例証している。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図面全般、特に図１及び２を今や参照すると、本発明に従って処理され且つ図２の螺旋状に巻回される管状構造を形成するのに適した材料の条片１０は、幅Ｗ及び長さＬ（図示せず）を有する金属のような材料を含み、２つ又はそれよりも多くの長手に延びる部分１２ａ，１２ｂと、それらの間の１つ又はそれよりも多くの長手に延びる段部１６とを含む。１つの部分１２ａは、その幅Ｗに亘って延在する複数の波形部１８を含み、その機能はここで後に詳記される。図１において特に付記されるべきことは、波形部の高さＨｃ及び段部の高さＨｓは、径方向に隣接する部分の波形部が段部１６自体の下に形成される高さＨｈ内に収容されることを可能にするよう選択されることである。径方向に内向きの部分の波形部は、この構成を例証する目的で１８ａに図式的に示されているが、読者の注目はその関係をより詳細に示す図Ｘ及びＹに特に引き付けられるであろう。前記波形部は、第一のより低い高さＨ１にあり、前記他方の長手に延びる部分は、第二のより大きい高さＨ２にあり、波形は付けられていないことが理解されよう。図２は、図１の条片をここで後に記載される方法で自己オーバーラップ関係に巻回することによって形成される管状物品２０を単に例証している。
【００１７】
図３は、図２の断面図であり、１つの層の波形部と非波形の隣接する層との間の関係を例証している。波形部の全高Ｈｃは、実質的に、隣接する非波形部分１２Ｂの段部の高さＨｓ以下であることが付記される。
【００１８】
図４は、図３に示され得るよりも少し多くの詳細を提供しており、３つの長手に延びる部分１２ａ，１２ｂ，１２ｃを有する構成を例証している。各部分１２は、それらの間の対応する段部１６ａ，１６ｂと関連付けられており、それらの部分のうちの２つは、図示されているように端部で波形が付けられ、２２及び２４で参照付けられています。より強力な構造が求められる事態では、この構成の２つの段部を３つ又はそれよりも多くの段部と置換し得ることが理解されよう。各段部は、前記条片１０の先行する巻きの上の隣接するレベルによって形成される径方向に隣接する対応する部分１２を受け入れるための空隙をもたらし、その長さＬｓに沿って定数の層を有する多層管状構造の製造を可能にする。各部分１２ａ，１２ｂ，１２ｃの幅Ｗは、１つの部分がその直ぐ隣接する径方向の近隣部分によって定められる空隙内に埋まることを可能にするよう、実質的に同じである。図１及び４に示されるように、波形部は、それぞれの長手に延びる部分内で実質的に一定な高さＨｃを有する。図２に示されるように、本発明が、巻回されて最終形態になるや否や、内側層と外側層との間の直径の差に適合することを可能にするは、この機能である。実際には、波形側は、その縁部での材料の寄せ集めの故に短縮され、それは縁部を効率的に短縮すると同時に、あらゆる波形位置で高さを増大する。ここで後に示されるようなローラ機構によって、この波形化を行い得る。この波形化は、仮にあるとしても、材料に応力を殆ど伝えず、材料を如何なる有意な程度にも伸長しない。伸長を回避することによって、内側縁部と外側縁部との間の直径の差に適合するために条片の一方の側を薄くする従来技術の亀裂及び応力の問題を避け得る。これは波形部が条片の一方の側と他方の側との間で先細る代替的な従来技術の構成とも純然に対照的である。波形部の高さＨｃは、部分１２ａ及び１２ｂの間で異なり、他の波形部は、内側波形部よりも少ない高さＨｃを有する。これは内側縁部２６と外側縁部２８との間の縁部直径の減少を効果的に段階付け、図ＸＸに最良に見られるように波形側に向かって矢印Ｃの方向に屈曲する湾曲プロファイルを条片１０に採用させる。曲率半径Ｒｃは波形部の厳格性によって支配され、その他にヘリクス角としても既知の横たわる条片の角度Θに対応する所与の湾曲を付与するよう選択され得る。変形の程度は比較的低いこと、並びに、波形部は段部１６ａ，１６ｂを形成する材料の部分に混ぜ合わせられ、それらの間の滑らかな移行をもたらし、可能な応力集中の地域を回避することも理解されよう。
【００１９】
図５は、符号３０で示されるようなライナと共に三層構造として提供されるときの上記構成を例証している。そのようなライナは当該技術分野において周知であり、軟鋼、アルミニウム、又は、銅のような、より延性の金属を含み得るし、或いは、耐腐食性ライナを形成するステンレス鋼又はプラスチック材料を含み得る。
【００２０】
図６は波形構成をより一層詳細に例証している。図６から、条片が多層構造に巻回されるや否や、波形部がどのように相互係合するかが分かり得る。この構成において、内側ライナ３０は、それと共に関連付けられる波形部を有しない単純な単一の層状構成であるのに対し、次の２つの層１２ａ，１２ｂは、上記に説明されたように、異なる程度に波形化され、図示されるように、一方が他方の内側に埋まる。このネスリングは、十分な程度の場所を創成し、巻回されるや否や条片の滑りを防止するのを助け、巻回中の条片の配置も助ける。条片材料を更に固定するために、波形部の間の空間Ｓを接着剤３２で充填し得る。この接着剤は、完成管状物品２０内からの内圧が条片１０及び接着剤自体の両方を通じて反応されることを許容するよう、ＡｒａｌｄｉｔｅＴＭ又は類似品のような耐荷接着剤であり得る。
【００２１】
条片１０又は完成管状物品２０を製造するための可能な装置を例証する図７を今や参照すると、平坦な条片５０のコイルを、符号５２で示されるそのリボン又はカセットから供給し、符号５４で図式的に示される動力駆動機構を用いて送り出し得ることが理解されよう。条片１０はローラ区画５８に入る前に平坦化ステーション５６を通され、その地点で、上述されたように並びに後続の図面中により詳細に示されるように、それは波形付けられる。波形付けられるや否や、条片１０をカセット６０（図示せず）上に巻回し、或いは、上で詳細に議論されたように、直接的に管状物品２０にし得る。形成プロセスは当該技術分野において周知であり、中間部分１２ｂが内側部分１２ａの上に位置し、次に、外側の滑らかな部分１２ｃが中間部分１２ｂの上に位置するよう、条片を自己オーバーラップ状に横たえ或いは巻回することを含む（図４及び５に最良に見られる）。管状物品を製造するときには、巻回プロセス中に物品自体を移動し、よって、符号６２で概ね示されるように、パイプの比較的短い区画を形成することが可能であり得る。この目的を達成するために、移動可能なトロリ支持体６４をトラック６６の上に提供し、符号６８で概ね図式的に示される駆動機構を用いて回転し且つ平行移動するようトロリ支持体７４を駆動し得る。代替的に、波形化ステーション５８を、回転する巻回ヘッド（図示せず）の上に設け得る。管状物品がそこを通じて平行移動されるとき、巻回ヘッドは管状物品の周りを移動し、それによって、自己オーバーラップ関係で条片をそれ自体の上に巻回し、物品を形成する。そのような機構は当該技術分野において既知であり、従って、ここでは詳細に議論されない。
【００２２】
図８及び９は、図７の波形化ステーションを例証し、平行な離間した軸Ｘ１及びＸ２の上で回転するよう配置される第一及び第二の波形化ローラ７０，７２を含む。各ローラは、実質的に同じ軸長Ｌｃであるが異なる直径Ｄ１，Ｄ１ａ，Ｄ２，Ｄ２ａ，Ｄ３，Ｄ３ａの別個の部分７４乃至８４を有する段状テーパ付きローラを含む。小さな間隙Ｇがローラのそれぞれの部分の間に定められ、その機能はここで後に詳細に記載される。各ローラ７０，７２は、符号８６乃至９２で示される軸受内に回転のために取り付けられ、軸受の一方又は他方は、符号９４で図式的に示されるモータを用いて駆動される。（図１０に最良に示される）噛み合い歯車構成９６，９８は、ローラ間の駆動の移転を可能にし、均一な回転速度を保証する。材料自体を作動せずに、非波形部分７４，７６が条片を把持することを可能にするよう、間隙Ｇは、ローラ間に送り込まれる如何なる条片材料の厚さｔにも対応するよう選択される。残余部分７８乃至８４は、それぞれ波形化され、波形部は、１つのローラ上の１つの波形部の尖端が反対のローラの対応部分の対向する表面上に設けられる波形部の谷部と一致すると同時に、それらの間の間隙Ｇを依然として維持することを可能にするように位置合わせされる。図Ｘ乃至Ｘを参照して上述されたように、波形部は条片に沿って進行的であり、これはローラ部分７８乃至８４の各々の上で波形部の高さＨｃを変更することによって行われ、如何なる１つの部分の上の如何なる波形部の実際の高さも、その長さＬｃに沿って同じである。
【００２３】
波形化ステーションの動作は、図１０及び１１を参照して最良に理解される。図１０及び１１から、図８及び９を参照して上記された波形部を形成するよう、噛み合い波形部分７８乃至８４に金属条片を変形させるために、材料の条片１０はローラの間を通されることが理解されよう。波形化縁部区画９０上の波形部８８の高さが中央区画９４上の波形部９２の高さよりも大きく、他の縁部区画９６の上には波形部が設けられていないという意味で、この変形は進行的である。この作用によって、人は上記に示されたような波形付き条片を形成し、１２ａ乃至１２ｃは、区画９０，９４，９６に対応する。この波形化構成は、１つの縁部９０を効果的に短縮するのに対し、他の縁部９６をその事前変形された長さに維持する。この作用の結果は、図１１に最良に例証され、図１１から、条片１０は最も波形化された部分に向かって屈曲する半径の湾曲Ｒｂを取ることが理解されよう。条片がその所要直径に対して正しく位置し、近接して詰め込まれる多層構造を創成するために、この曲率は、その径方向に隣接する隣接条片の波形プロファイル内に容易に埋まることを可能にする。図示されるように、異なる直径のローラを提供することによって、条片を所定の曲率半径Ｒｃに屈曲させ得る。この特別な構成において、曲率直径Ｒｃは２つの隣接するローラの直径の平均であり、あたかも曲率半径Ｒｃが完成管状構造のために望まれる曲率半径よりも僅かに少ないように選択されるかのように、曲率直径Ｒｃを非常に有利に利用し得る。粗の場合には、構造は前に自己支持的な方法で配置された条片の部分に密着し、一部の圧縮力を下向きに構造２０に伝達させ、或いは、その中に配置される如何なるライナにも伝達させる。構造自体が受け得る内圧を相殺するよう試みるとき、これは助けであり得る。
【００２４】
上記条片、管状物品、及び、製造方法は従来技術に対して数多くの利点をもたらすことが理解されよう。具体的には、管状物品内に湾曲されるとき、条片１０自体が減少された内径を備えると同時に、条片の外側縁部を冷間加工せねばならず且つ有害な機械特性及び時期尚早の故障を招き得る従来技術に関連付けられる問題を回避する。第二に、完成管状物品２０自体はより容易に且つより少ない作動応力の下で形成され、それは耐用年数の向上及び故障率の減少をもたらし得る。第三に、波形化機構は、材料に過剰に応力を加えずに条片を波形化し得るし、波形化プロファイルは、条片の波形部の一方が他方の内側に埋まり或いは位置することを可能にするようであり、それによって、管状物品が形成されるや否や、条片の横たえ、条片安全性、及び、場所の正確性を助ける。条片は、工場内で予形成され得るし、支持又は搬送カセット上に装填され得るし、或いは、それがパイプの短い区画を作製する装置と並んで作製され得る場において製造され得るし、或いは、連続的な或いは半連続的な管状物品又はパイプを製造するよう中心軸の周りで回転する巻回ヘッド上で製造され得る。そのようなパイプは、オイル業界、ガス業界、及び、通信業界を含む多数の用途において、並びに、ユーティリティの供給において使用され得る。
【００２５】
図１２乃至１５を今や参照すると、図１２乃至１５から、波形部が共に入れ子状になっていること、並びに、条片の各段部が回転毎に同じ量の材料を有することが分かるであろう。条片内の波形部が長手の条片縁部に対して直角であるとしても、条片が螺旋状に巻回されるとき、波形部の向きはヘリクス角である。主要な軸応力は、常にパイプの長手軸に対して並びにエンドキャップに対して９０度に作用する。よって、もし人がパイプに内圧を加えるならば、各条片区画の波形部分の間の摩擦接触は増大するが、主軸荷重に対して斜角に傾斜される波形部も引き締まり且つ係止する。全ての条片区画は、内圧の下で同じ比率で径方向に引っ張られ、条片の各回旋領域は、同じ量の材料を有し、楔作用によって固定する。波形部を９０度ではないがより大きな斜角Θで条片に亘ってロール形成することができ、それは引き抜けに対するより多くの抵抗をもたらし得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年9月3日(2010.9.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状物品に関し、具体的には、複数の波形構造を有する管状物品に関し、そのような構造の製造における使用のための条片、前記条片を創成するための手段、及び、そのような構造を製造する方法に関するが、それらに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、金属の条片から形成される管状部ピンを開示し、条片は、幅Ｗ及び長さＬを有し且つ２つ又はそれよりも多くの長手に延びる部分とそれらの間の１つ又はそれよりも多くの長手に延びる段部とを含んで形成される、ある長さの金属を含む。実際には、条片が先に配置された条片部分の上に配置されて多層管状物品を形成するよう条片を螺旋状自己オーバーラップ関係に巻回することによって、管状物品が形成される。製造を助けるために、条片が所要直径に自然に向かい、且つ、最終形態において条片を保持する接着剤の使用が減少され、可能であれば、排除されるよう、条片は、完成物品において要求される直径と同じ或いは僅かにより小さい選択的な直径に事前湾曲される。条片の他方の縁部に対して条片の一方の縁部を薄肉化することによって、条片をその長さに沿って湾曲させることも既知である。形成ローラの間に処方の縁部を通すことによって、そのような薄肉化を達成することができ、形成ローラは、所望の縁部を挟み或いは押し潰し、それによって、条片がそれらの間を通るときに、条片を伸長する。このプロセスは、アルミニウム、銅、及び、低引張鋼のような延性材料に対する使用に良好に適するが、より脆性の材料又はそのような応力に晒されるときに亀裂する傾向を有し得る高強度マルテンサイト系鋼のような材料に対する使用には適さない。加えて、薄肉化は条片に亘って進行的でなければならず、それは達成及び制御が困難であることが理解されよう。
【０００３】
上述の問題に対する１つの可能な解決策が特許文献２に開示されており、それはテーパ状タワーを生成するための金属の条片を提供し、条片はその幅Ｗに亘って一連の波形を備え、その高さＨは一端の最大と他端のゼロとの間で進行的に変化する。使用中、波形部分が互いに当接して上がり且つ条片の縁部を突出させることによって形成される鋸歯状の内表面及び外表面を有するテーパ付き管状物品が形成されるよう条片を螺旋状に巻回することによって、テーパ付きタワーが製造される。波形縁部は直線縁部に対して位置し、溶接によって直線縁部に接合されなければならず、それは問題であり得る。この構成は壁構造に亘って材料の均一な厚さをもたらすことができず、従って、その構造は構造の異なる部分に異なる強度を有する。加えて、その構造はテーパ状であり、従って、実質的に平行な側部を備え、均一な壁厚を有し、且つ、表面摂動を欠かなければならないパイプ及び類似物の製造における使用に適さない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＧＢ２２８０８８９
【特許文献２】米国特許第６，７３２，９０６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の従来技術の問題を軽減し、可能であれば、克服する管状物品を提供すると同時に、そのような構造の製造における使用のための条片、そのような条片を創成するための手段、及び、そのような構造を製造する方法を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、本発明は、自己オーバーラップして螺旋的に巻回される条片材料の１つ又はそれよりも多くの条片を含み、条片は、幅Ｗ及び長さＬを有し、且つ、２つ又はそれよりも多くの長手に延びる部分と、それらの間の１つ又はそれよりも多くの長手に延びる段部とを含む管状物品を提供し、少なくとも２つの隣接する長手に延びる部分は、条片の幅Ｗ方向に延びる複数の波形部を含み、条片がその内径Ｄｉ側にある波形部分に向かって湾曲するよう、外径にある波形部分の波形部の高さＨｃは、内径Ｄｉにある波形部分の波形部の高さＨｃよりも少ないことを特徴とする。
【０００７】
好ましくは、条片は、外径にある波形部分に隣接する非波形の長手に延びる部分を含み、外径にある波形部分よりも大きい外径Ｄｏを有する。
【０００８】
物品は、好ましくは、それらの間に対応する段部を有する複数の長手に延びる部分を含む。好適な実施態様において、波形部は、各長手に延びる部分内に実質的に一定の高さＨｃを有する。各長手に延びる部分の幅Ｗｆｐは、関連する径方向に隣接する部分の幅と実質的に同じである。
【０００９】
段部の高さＨｓは、好ましくは、径方向に隣接する長手に延びる部分において波形部の高さＨｃ以上である。一部の実施態様では、腐食、摩損、又は、圧力に対する耐性を有する内側ライナを提供することが望ましくあり得る。比較的滑らかな外表面を備える製品を製造するために、外径部分は、非波形であり得る。
【００１０】
条片がパイプになるとき、条片のヘリクス角に広く対応する自然な湾曲を備える条片をもたらすよう、条片はその波形側に向かって湾曲される。そのような構成は、条片の横たわりを助けると同時に、最終直径まで巻回するのを助ける。
【００１１】
本発明の第二の特徴によれば、上記されたような螺旋状に巻回される管状構造に形成されるのに適した条片が提供され、条片は、幅Ｗ及び長さＬを有する条片材料を含み、２つ又はそれよりも多くの長手に延びる部分と、それらの間の１つ又はそれよりも多くの長手に延びる段部とを含み、少なくとも２つの隣接する前記長手に延びる部分は、条片の幅Ｗ方向に延びる複数の波形部を含み、第一の長手に延びる部分の波形部の高さＨｃは、条片がその第一の長手に延びる部分に向かって湾曲するよう、隣接する第二の長手に延びる部分の波形部の高さＨｃよりも大きいことを特徴とする。
【００１２】
好ましくは、条片は、第二の長手に延びる部分に隣接して非波形の長手に延びる部分を含み、第一の長手に延びる部分は、第一のより低い高さＨ１にあり、非波形の長手に延びる部分は、第二のより大きな高さＨ２にある。
【００１３】
好ましくは、条片は、それらの間に対応する段部を有する複数の長手に延びる部分を含む。好ましくは、波形部は、それぞれの長手に延びる部分内で実質的に一定の高さＨｃであり、各長手に延びる部分は、関連する径方向に隣接する部分の幅と実質的に同じである幅Ｗｆｐを有する。
【００１４】
好ましくは、段部の高さＨｓは、径方向に隣接する長手に延びる部分において波形部の高さＨｃ以上である。
【００１５】
もし比較的滑らかな外表面を備える完成物品を有することが望ましいならば、外径部分は、波形付きでなくてもよい。
【００１６】
本発明の一層更なる特徴によれば、離間する対向ローラを含む波形化機構が提供され、各ローラは、２つ又はそれよりも多くの軸方向に隣接する軸方向に延びる部分を有し、前記部分は、転動表面を有し、長手方向に延びる平行な軸Ｘ１，Ｘ２についての回転のために取り付けられ、軸方向に隣接する軸方向に延びる部分は、条片の隣接する長手に延びる部分の接合部にそこを通じる条片の長さに沿って長手に延びる段部を創成するよう、反対方向に先細るテーパ付き対向ローラを形成するよう段付けられ、少なくとも２つの対の相互に対向する転動表面が、互いに逆位相に波形化され、第一の対の相互に対向する転動表面の波形部の高さＨｃは、第二の隣接する対の相互に対向する転動表面の波形部の高さＨｃよりも大きく、それによって、条片材料が、２つ又はそれよりも多くの長手に延びる部分と、それらの間の１つ又はそれよりも多くの長手に延びる段部とを形成するよう、それらの間を通る幅Ｗ及び長さＬを有する条片材料を波形化し、少なくとも２つの隣接する前記長手に延びる部分は、条片の幅Ｗ方向に延びる複数の波形部を含み、第一の長手に延びる部分の波形部の高さＨｃは、隣接する第二の長手に延びる部分の波形部の高さＨｃよりも大きく、条片は、その第一の長手に延びる部分に向かって湾曲する。
【００１７】
有利に、１つ又はそれよりも多くの対の前記相互に対向する転動表面は、波形付きでなく、ローラは、それらを通じて通過させられるべき材料の条片の厚さｔ以下の距離Ｄで離間し、それによって、材料がそれらの間を通るとき、材料を保持し或いは締め付ける。便利な実施態様において、ローラは、３つ又はそれよりも多くの軸方向に延びる部分をそれぞれ含み、それらの１つは波形付きでなく、それらの残余は波形付きである。
【００１８】
機構は、ローラの一方又は両方を駆動し、それによって、それらの間に条片を送り込むための駆動機構を含み、好ましくは、ローラの一方は、他方のローラよりも小さい平均直径を有し、それによって、それらの間を通過させられる条片を直径に向かって湾曲させる。更に好ましくは、この直径は、完成管状物品において求められる直径よりも小さい。好ましくは、軸方向に延びる部分の各々の軸方向長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、互いに実質的に同じであり、それによって、条片が直ぐ隣接する層の上により容易に位置することを可能にする。
【００１９】
本発明は、条片を波形化する方法も提供し、方法は、一対の離間した対向するローラを提供するステップを含み、各ローラは、２つ又はそれよりも多くの軸方向に隣接する軸方向に延びる部分を有し、該部分は、転動表面を有し、軸方向に延びる平行な軸Ｘ１，Ｘ２についての回転のために取り付けられ、軸方向に隣接する軸方向に延びる部分は、条片の隣接する長手に延びる部分の接合部に条片の長さに沿って長手に延びる段部を創成するよう、反対方向に先細るテーパ付き対向ローラを形成するように段付けられ、少なくとも２つの対の相互に対向する転動表面は、互いに逆位相にある波形部を有し、第一の対の転動表面の波形部の高さＨｃは、第二の隣接する対の転動表面の波形部の高さＨｃよりも大きい。方法は、さらに、条片の第一の長手に延びる部分の波形部の高さＨｃが条片の第二の隣接する長手に延びる部分の波形部の高さＨｃよりも大きいよう、転動表面の間の間隙Ｇを通じて条片材料を駆動し、条片の少なくとも２つの長手に延びる部分を波形化するステップを含む。方法は、条片を段テーパ付きローラの間に通すステップを含み得る。条片の隣接する長手に延びる部分の接合部で条片の長さに沿って長手に延びる段部を創成するよう、ローラは反対方向に先細くされる。
【００２０】
有利に、方法は、条片を異なる直径のローラの間に通し、それによって、条片を所望の曲率半径に湾曲させるステップ、及び、条片をそれ自体の上に自己オーバーラップ関係に巻回し、それによって、後続して配置される外側条片部がその上に巻回される内側条片部を有する多層管状構造を形成する更なるステップを含み得る。
【００２１】
ほんの一例として本発明を以下により具体的に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の他の特徴に従った管状構造を形成するよう使用される本発明の１つの特徴に従った条片の第一形態を示す断面図である。
【図２】本発明のある特徴に従った管状物品を示す等角図である。
【図３】矢印Ａ−Ａの方向に取られた図２の構造を示す断面図である。
【図４】図２に示される構造の一部を示す分解図であり、径方向に隣接する層の間の波形の高さの差を例証しているが、明瞭性の目的のために、一部の層は省略されている。
【図５】図２に示される構造の代替的な部分を示す分解図であり、ライナの位置を例証している。
【図６】図２の構造の一部の直線的な展開図であり、波形部をより詳細に示している。
【図７】図１の条片又は図２の管状物品を製造するための装置を示す概略図であり、圧延ステーションを含む。
【図８】図７の圧延ステーションを形成する２つのローラを示す平面図である。
【図９】図７及び８のローラを示す第一の等角図である。
【図１０】図７乃至９のローラを示す第二の等角図であり、それらの間を通る材料の条片を例証している。
【図１１】図１０の条片材料を示す平面図である。
【図１２】内圧荷重中に波形部がどのように噛み合うかを示す説明図であり、条片の縁部に対して垂直な角度以外の角度に配置される波形部を例証している。
【図１３】内圧荷重中に波形部がどのように噛み合うかを示す説明図であり、条片の縁部に対して垂直な角度以外の角度に配置される波形部を例証している。
【図１４】内圧荷重中に波形部がどのように噛み合うかを示す説明図であり、条片の縁部に対して垂直な角度以外の角度に配置される波形部を例証している。
【図１５】内圧荷重中に波形部がどのように噛み合うかを示す説明図であり、条片の縁部に対して垂直な角度以外の角度に配置される波形部を例証している。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図面全般、特に図１及び２を今や参照すると、本発明に従って処理され且つ図２の螺旋状に巻回される管状構造を形成するのに適した材料の条片１０は、幅Ｗ及び長さＬ（図示せず）を有する金属のような材料を含み、２つ又はそれよりも多くの長手に延びる部分１２ａ，１２ｂと、それらの間の１つ又はそれよりも多くの長手に延びる段部１６とを含む。１つの部分１２ａは、その幅Ｗに亘って延在する複数の波形部１８を含み、その機能はここで後に詳記される。図１において特に付記されるべきことは、波形部の高さＨｃ及び段部の高さＨｓは、径方向に隣接する部分の波形部が段部１６自体の下に形成される高さＨｈ内に収容されることを可能にするよう選択されることである。径方向に内向きの部分の波形部は、この構成を例証する目的で１８ａに図式的に示されているが、読者の注目はその関係をより詳細に示す図Ｘ及びＹに特に引き付けられるであろう。前記波形部は、第一のより低い高さＨ１にあり、前記他方の長手に延びる部分は、第二のより大きい高さＨ２にあり、波形は付けられていないことが理解されよう。図２は、図１の条片をここで後に記載される方法で自己オーバーラップ関係に巻回することによって形成される管状物品２０を単に例証している。
【００２４】
図３は、図２の断面図であり、１つの層の波形部と非波形の隣接する層との間の関係を例証している。波形部の全高Ｈｃは、実質的に、隣接する非波形部分１２Ｂの段部の高さＨｓ以下であることが付記される。
【００２５】
図４は、図３に示され得るよりも少し多くの詳細を提供しており、３つの長手に延びる部分１２ａ，１２ｂ，１２ｃを有する構成を例証している。各部分１２は、それらの間の対応する段部１６ａ，１６ｂと関連付けられており、それらの部分のうちの２つは、図示されているように端部で波形が付けられ、２２及び２４で参照付けられています。より強力な構造が求められる事態では、この構成の２つの段部を３つ又はそれよりも多くの段部と置換し得ることが理解されよう。各段部は、前記条片１０の先行する巻きの上の隣接するレベルによって形成される径方向に隣接する対応する部分１２を受け入れるための空隙をもたらし、その長さＬｓに沿って定数の層を有する多層管状構造の製造を可能にする。各部分１２ａ，１２ｂ，１２ｃの幅Ｗは、１つの部分がその直ぐ隣接する径方向の近隣部分によって定められる空隙内に埋まることを可能にするよう、実質的に同じである。図１及び４に示されるように、波形部は、それぞれの長手に延びる部分内で実質的に一定な高さＨｃを有する。図２に示されるように、本発明が、巻回されて最終形態になるや否や、内側層と外側層との間の直径の差に適合することを可能にするは、この機能である。実際には、波形側は、その縁部での材料の寄せ集めの故に短縮され、それは縁部を効率的に短縮すると同時に、あらゆる波形位置で高さを増大する。ここで後に示されるようなローラ機構によって、この波形化を行い得る。この波形化は、仮にあるとしても、材料に応力を殆ど伝えず、材料を如何なる有意な程度にも伸長しない。伸長を回避することによって、内側縁部と外側縁部との間の直径の差に適合するために条片の一方の側を薄くする従来技術の亀裂及び応力の問題を避け得る。これは波形部が条片の一方の側と他方の側との間で先細る代替的な従来技術の構成とも純然に対照的である。波形部の高さＨｃは、部分１２ａ及び１２ｂの間で異なり、他の波形部は、内側波形部よりも少ない高さＨｃを有する。これは内側縁部２６と外側縁部２８との間の縁部直径の減少を効果的に段階付け、図ＸＸに最良に見られるように波形側に向かって矢印Ｃの方向に屈曲する湾曲プロファイルを条片１０に採用させる。曲率半径Ｒｃは波形部の厳格性によって支配され、その他にヘリクス角としても既知の横たわる条片の角度Θに対応する所与の湾曲を付与するよう選択され得る。変形の程度は比較的低いこと、並びに、波形部は段部１６ａ，１６ｂを形成する材料の部分に混ぜ合わせられ、それらの間の滑らかな移行をもたらし、可能な応力集中の地域を回避することも理解されよう。
【００２６】
図５は、符号３０で示されるようなライナと共に三層構造として提供されるときの上記構成を例証している。そのようなライナは当該技術分野において周知であり、軟鋼、アルミニウム、又は、銅のような、より延性の金属を含み得るし、或いは、耐腐食性ライナを形成するステンレス鋼又はプラスチック材料を含み得る。
【００２７】
図６は波形構成をより一層詳細に例証している。図６から、条片が多層構造に巻回されるや否や、波形部がどのように相互係合するかが分かり得る。この構成において、内側ライナ３０は、それと共に関連付けられる波形部を有しない単純な単一の層状構成であるのに対し、次の２つの層１２ａ，１２ｂは、上記に説明されたように、異なる程度に波形化され、図示されるように、一方が他方の内側に埋まる。このネスリングは、十分な程度の場所を創成し、巻回されるや否や条片の滑りを防止するのを助け、巻回中の条片の配置も助ける。条片材料を更に固定するために、波形部の間の空間Ｓを接着剤３２で充填し得る。この接着剤は、完成管状物品２０内からの内圧が条片１０及び接着剤自体の両方を通じて反応されることを許容するよう、ＡｒａｌｄｉｔｅＴＭ又は類似品のような耐荷接着剤であり得る。
【００２８】
条片１０又は完成管状物品２０を製造するための可能な装置を例証する図７を今や参照すると、平坦な条片５０のコイルを、符号５２で示されるそのリボン又はカセットから供給し、符号５４で図式的に示される動力駆動機構を用いて送り出し得ることが理解されよう。条片１０はローラ区画５８に入る前に平坦化ステーション５６を通され、その地点で、上述されたように並びに後続の図面中により詳細に示されるように、それは波形付けられる。波形付けられるや否や、条片１０をカセット６０（図示せず）上に巻回し、或いは、上で詳細に議論されたように、直接的に管状物品２０にし得る。形成プロセスは当該技術分野において周知であり、中間部分１２ｂが内側部分１２ａの上に位置し、次に、外側の滑らかな部分１２ｃが中間部分１２ｂの上に位置するよう、条片を自己オーバーラップ状に横たえ或いは巻回することを含む（図４及び５に最良に見られる）。管状物品を製造するときには、巻回プロセス中に物品自体を移動し、よって、符号６２で概ね示されるように、パイプの比較的短い区画を形成することが可能であり得る。この目的を達成するために、移動可能なトロリ支持体６４をトラック６６の上に提供し、符号６８で概ね図式的に示される駆動機構を用いて回転し且つ平行移動するようトロリ支持体７４を駆動し得る。代替的に、波形化ステーション５８を、回転する巻回ヘッド（図示せず）の上に設け得る。管状物品がそこを通じて平行移動されるとき、巻回ヘッドは管状物品の周りを移動し、それによって、自己オーバーラップ関係で条片をそれ自体の上に巻回し、物品を形成する。そのような機構は当該技術分野において既知であり、従って、ここでは詳細に議論されない。
【００２９】
図８及び９は、図７の波形化ステーションを例証し、平行な離間した軸Ｘ１及びＸ２の上で回転するよう配置される第一及び第二の波形化ローラ７０，７２を含む。各ローラは、実質的に同じ軸長Ｌｃであるが異なる直径Ｄ１，Ｄ１ａ，Ｄ２，Ｄ２ａ，Ｄ３，Ｄ３ａの別個の部分７４乃至８４を有する段状テーパ付きローラを含む。小さな間隙Ｇがローラのそれぞれの部分の間に定められ、その機能はここで後に詳細に記載される。各ローラ７０，７２は、符号８６乃至９２で示される軸受内に回転のために取り付けられ、軸受の一方又は他方は、符号９４で図式的に示されるモータを用いて駆動される。（図１０に最良に示される）噛み合い歯車構成９６，９８は、ローラ間の駆動の移転を可能にし、均一な回転速度を保証する。材料自体を作動せずに、非波形部分７４，７６が条片を把持することを可能にするよう、間隙Ｇは、ローラ間に送り込まれる如何なる条片材料の厚さｔにも対応するよう選択される。残余部分７８乃至８４は、それぞれ波形化され、波形部は、１つのローラ上の１つの波形部の尖端が反対のローラの対応部分の対向する表面上に設けられる波形部の谷部と一致すると同時に、それらの間の間隙Ｇを依然として維持することを可能にするように位置合わせされる。図Ｘ乃至Ｘを参照して上述されたように、波形部は条片に沿って進行的であり、これはローラ部分７８乃至８４の各々の上で波形部の高さＨｃを変更することによって行われ、如何なる１つの部分の上の如何なる波形部の実際の高さも、その長さＬｃに沿って同じである。
【００３０】
波形化ステーションの動作は、図１０及び１１を参照して最良に理解される。図１０及び１１から、図８及び９を参照して上記された波形部を形成するよう、噛み合い波形部分７８乃至８４に金属条片を変形させるために、材料の条片１０はローラの間を通されることが理解されよう。波形化縁部区画９０上の波形部８８の高さが中央区画９４上の波形部９２の高さよりも大きく、他の縁部区画９６の上には波形部が設けられていないという意味で、この変形は進行的である。この作用によって、人は上記に示されたような波形付き条片を形成し、１２ａ乃至１２ｃは、区画９０，９４，９６に対応する。この波形化構成は、１つの縁部９０を効果的に短縮するのに対し、他の縁部９６をその事前変形された長さに維持する。この作用の結果は、図１１に最良に例証され、図１１から、条片１０は最も波形化された部分に向かって屈曲する半径の湾曲Ｒｂを取ることが理解されよう。条片がその所要直径に対して正しく位置し、近接して詰め込まれる多層構造を創成するために、この曲率は、その径方向に隣接する隣接条片の波形プロファイル内に容易に埋まることを可能にする。図示されるように、異なる直径のローラを提供することによって、条片を所定の曲率半径Ｒｃに屈曲させ得る。この特別な構成において、曲率直径Ｒｃは２つの隣接するローラの直径の平均であり、あたかも曲率半径Ｒｃが完成管状構造のために望まれる曲率半径よりも僅かに少ないように選択されるかのように、曲率直径Ｒｃを非常に有利に利用し得る。粗の場合には、構造は前に自己支持的な方法で配置された条片の部分に密着し、一部の圧縮力を下向きに構造２０に伝達させ、或いは、その中に配置される如何なるライナにも伝達させる。構造自体が受け得る内圧を相殺するよう試みるとき、これは助けであり得る。
【００３１】
上記条片、管状物品、及び、製造方法は従来技術に対して数多くの利点をもたらすことが理解されよう。具体的には、管状物品内に湾曲されるとき、条片１０自体が減少された内径を備えると同時に、条片の外側縁部を冷間加工せねばならず且つ有害な機械特性及び時期尚早の故障を招き得る従来技術に関連付けられる問題を回避する。第二に、完成管状物品２０自体はより容易に且つより少ない作動応力の下で形成され、それは耐用年数の向上及び故障率の減少をもたらし得る。第三に、波形化機構は、材料に過剰に応力を加えずに条片を波形化し得るし、波形化プロファイルは、条片の波形部の一方が他方の内側に埋まり或いは位置することを可能にするようであり、それによって、管状物品が形成されるや否や、条片の横たえ、条片安全性、及び、場所の正確性を助ける。条片は、工場内で予形成され得るし、支持又は搬送カセット上に装填され得るし、或いは、それがパイプの短い区画を作製する装置と並んで作製され得る場において製造され得るし、或いは、連続的な或いは半連続的な管状物品又はパイプを製造するよう中心軸の周りで回転する巻回ヘッド上で製造され得る。そのようなパイプは、オイル業界、ガス業界、及び、通信業界を含む多数の用途において、並びに、ユーティリティの供給において使用され得る。
【００３２】
図１２乃至１５を今や参照すると、図１２乃至１５から、波形部が共に入れ子状になっていること、並びに、条片の各段部が回転毎に同じ量の材料を有することが分かるであろう。条片内の波形部が長手の条片縁部に対して直角であるとしても、条片が螺旋状に巻回されるとき、波形部の向きはヘリクス角である。主要な軸応力は、常にパイプの長手軸に対して並びにエンドキャップに対して９０度に作用する。よって、もし人がパイプに内圧を加えるならば、各条片区画の波形部分の間の摩擦接触は増大するが、主軸荷重に対して斜角に傾斜される波形部も引き締まり且つ係止する。全ての条片区画は、内圧の下で同じ比率で径方向に引っ張られ、条片の各回旋領域は、同じ量の材料を有し、楔作用によって固定する。波形部を９０度ではないがより大きな斜角Θで条片に亘ってロール形成することができ、それは引き抜けに対するより多くの抵抗をもたらし得る。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自己オーバーラップして螺旋的に巻回される条片材料の１つ又はそれよりも多くの条片を含み、該条片は、幅Ｗ及び長さＬを有し、且つ、２つ又はそれよりも多くの長手に延びる部分と、それらの間の１つ又はそれよりも多くの長手に延びる段部とを含む、管状物品であって、
少なくとも２つの隣接する前記長手に延びる部分は、前記条片の幅Ｗ方向に延びる複数の波形部を含み、前記条片がその内径Ｄｉ側にある前記波形部分に向かって湾曲するよう、外径にある前記波形部分の前記波形部の高さＨｃは、前記内径Ｄｉにある前記波形部分の前記波形部の高さＨｃよりも少ないことを特徴とする、
管状物品。
【請求項２】
前記条片は、前記外径にある前記波形部分に隣接する非波形の長手に延びる部分を含み、前記外径にある前記波形部分よりも大きい外径Ｄｏを有する、請求項１に記載の管状物品。
【請求項３】
それらの間に対応する段部を有する複数の長手に延びる部分を含む、請求項１又は２に記載の管状物品。
【請求項４】
前記波形部は、各長手に延びる部分内に実質的に一定の高さＨｃを有する、請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の管状物品。
【請求項５】
各長手に延びる部分の幅Ｗｆｐは、関連する径方向に隣接する部分の幅と実質的に同じである、請求項４に記載の管状物品。
【請求項６】
段部の高さＨｓは、径方向に隣接する長手に延びる部分において前記波形部の高さＨｃ以上である、請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載の管状物品。
【請求項７】
ライナ部分を更に含み、該ライナ部分は、前記管状構造内に形成される内部空洞を内張りする、請求項１乃至６のうちのいずれか１項に記載の管状物品。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちのいずれか１項に記載の螺旋状に巻回される管状構造に形成されるのに適した条片であり、
幅Ｗ及び長さＬを有する条片材料を含み、且つ、２つ又はそれよりも多くの長手に延びる部分と、それらの間の１つ又はそれよりも多くの長手に延びる段部とを含む条片であって、
少なくとも２つの隣接する前記長手に延びる部分は、当該条片の幅Ｗ方向に延びる複数の波形部を含み、第一の長手に延びる部分の前記波形部の高さＨｃは、当該条片がその前記第一の長手に延びる部分に向かって湾曲するよう、隣接する第二の長手に延びる部分の前記波形部の高さＨｃよりも大きい、
条片。
【請求項９】
当該条片は、前記第二の長手に延びる部分に隣接して非波形の長手に延びる部分を含み、前記第一の長手に延びる部分は、第一のより低い高さＨ１にあり、前記非波形の長手に延びる部分は、第二のより大きな高さＨ２にある、請求項８に記載の条片。
【請求項１０】
それらの間に対応する段部を有する複数の長手に延びる部分を含み、それらの２つ又はそれよりも多くは、波形付きである、請求項８又は９に記載の条片。
【請求項１１】
前記波形部は、それぞれの長手に延びる部分内で実質的に一定の高さＨｃである、請求項８乃至１０のうちのいずれか１項に記載の条片。
【請求項１２】
各長手に延びる部分は、幅Ｗｆｐを有し、それは関連する径方向に隣接する部分の幅と実質的に同じである、請求項１１に記載の条片。
【請求項１３】
段部の前記高さＨｓは、径方向に隣接する長手に延びる部分において前記波形部の前記高さＨｃ以上である、請求項９乃至１１のうちのいずれか１項に記載の条片。
【請求項１４】
離間する対向ローラを含む波形化機構であり、
各ローラは、２つ又はそれよりも多くの軸方向に隣接する軸方向に延びる部分を有し、該部分は、転動表面を有し、軸方向に延びる平行な軸Ｘ１，Ｘ２についての回転のために取り付けられ、前記軸方向に隣接する軸方向に延びる部分は、前記条片の隣接する長手に延びる部分の接合部にそこを通じる条片の長さに沿って長手に延びる段部を創成するよう、反対方向に先細るテーパ付き対向ローラを形成するよう段付けられ、少なくとも２つの対の相互に対向する転動表面が、互いに逆位相に波形化され、第一の対の相互に対向する転動表面の前記波形部の高さＨｃは、第二の隣接する対の相互に対向する転動表面の前記波形部の高さＨｃよりも大きく、それによって、前記条片材料が、２つ又はそれよりも多くの長手に延びる部分と、それらの間の１つ又はそれよりも多くの長手に延びる段部とを形成するよう、それらの間を通る幅Ｗ及び長さＬを有する条片材料を波形化する波形化機構であって、
少なくとも２つの隣接する前記長手に延びる部分は、前記条片の幅Ｗ方向に延びる複数の波形部を含み、第一の長手に延びる部分の前記波形部の高さＨｃは、隣接する第二の長手に延びる部分の前記波形部の高さＨｃよりも大きく、前記条片は、その前記第一の長手に延びる部分に向かって湾曲する、
波形化機構。
【請求項１５】
１つ又はそれよりも多くの対の前記相互に対向する転動表面は、波形付きでなく、前記ローラは、それらを通じて通過させられるべき材料の条片の厚さｔ以下の距離Ｄで離間し、それによって、前記材料がそれらの間を通るとき、前記材料を保持し或いは締め付ける、請求項１４に記載の波形化機構。
【請求項１６】
前記ローラは、それぞれ、３つ又はそれよりも多くの軸方向に延びる部分を含み、それらの１つは、波形付きでなく、それらの残余は、波形付きである、請求項１４又は１５に記載の波形化機構。
【請求項１７】
前記ローラの一方又は両方を駆動し、それによって、それらの間に条片を送り込むための駆動機構を含む、請求項１４乃至１６のうちのいずれか１項に記載の波形化機構。
【請求項１８】
前記ローラの一方は、他方のローラよりも小さい平均直径を有し、それによって、それらの間を通過させられる条片を直径に向かって湾曲させる、請求項１４乃至１７のうちのいずれか１項に記載の波形化機構。
【請求項１９】
前記軸方向に延びる部分の各々の軸方向長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、互いに実質的に同じである、請求項１４乃至１８のうちのいずれか１項に記載の波形化機構。
【請求項２０】
条片を波形化する方法であって、
ｉ）一対の離間した対向するローラを提供するステップを含み、各ローラは、２つ又はそれよりも多くの軸方向に隣接する軸方向に延びる部分を有し、該部分は、転動表面を有し、軸方向に延びる平行な軸Ｘ１，Ｘ２についての回転のために取り付けられ、前記軸方向に隣接する軸方向に延びる部分は、前記条片の隣接する長手に延びる部分の接合部に前記条片の長さに沿って長手に延びる段部を創成するよう、反対方向に先細るテーパ付き対向ローラを形成するように段付けられ、少なくとも２つの対の相互に対向する転動表面は、互いに逆位相にある波形部を有し、第一の対の転動表面の前記波形部の高さＨｃは、第二の隣接する対の転動表面の前記波形部の高さＨｃよりも大きく、
ｉｉ）前記条片の第一の長手に延びる部分の前記波形部の高さＨｃが前記条片の第二の隣接する長手に延びる部分の波形部の高さＨｃよりも大きいよう、前記転動表面の間の間隙Ｇを通じて条片材料を駆動し、前記条片の少なくとも２つの長手に延びる部分を波形化するステップを含み、前記条片は、その前記第一の長手に延びる部分に向かって湾曲する、
方法。
【請求項２１】
前記条片を異なる直径のローラの間に通し、それによって、前記条片を所望の曲率半径に湾曲させるステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記条片をそれ自体の上に自己オーバーラップ関係に巻回し、それによって、後続して配置される外側条片部がその上に巻回される内側条片部を有する多層管状構造を形成するステップを更に含む、請求項２０又は２１に記載の方法。
【国際調査報告】
2011513653.tif 000018
2011513653.tif 000019
2011513653.tif 000020