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1. KR1020080106224 - INSTALLATION OF SPLICED ELECTRICAL TRANSMISSION CABLES

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명 세 서
스플라이싱된 전기 전송 케이블의 설치{INSTALLATION OF SPLICED ELECTRICAL TRANSMISSION CABLES}
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
복합 와이어는 실질적으로 연속적이며 종방향으로 연장하는 섬유로 보강된 매트릭스 재료(matrix material)를 전형적으로 포함한다. 복합 와이어의 예는 섬유(예를 들어, 탄소 및 세라믹 섬유)로 보강된 금속 또는 중합체 매트릭스 재료를 포함한다. 가공 전력 전송 케이블(overhead electrical power transmission cable) 내에서의 몇몇 복합 와이어의 사용이 특히 관심의 대상이다. 그러한 와이어의 많은 실시 형태가 전통적인 전송 케이블보다 많은 전력 전달을 제공할 수 있고, 따라서 기존의 전기 전송 기반 시설에 의한 증가된 전력 전달 용량을 가능하게 하였다.
설치하는 동안, 전송 케이블은 전형적으로 공급 릴(supply reel) 상에 제공되어, 릴로부터 현수 탑(suspension tower)에 매달려 있는 일련의 도르래(sheave)를 거쳐 당겨진다. 도르래 조립체를 거쳐 케이블을 당기거나 달리 인장시킬 때, 케이블을 최소 굽힘 반경 미만의 반경으로 굽히지 않도록 주의해야 하는데, 이는 케이블을 굽히는 동안의 과도한 장력이 예를 들어 케이블 코어에 대한 손상을 일으킬 수 있기 때문이다. 일반적으로, 허용되는 굽힘량은 케이블 장력이 증가함에 따라 감소한다. 그러나, 복합 와이어를 포함하는 전송 케이블의 최소 굽힘 강도는 전형적으로 복합 와이어를 이용하지 않는 전통적인 전송 케이블보다 높다.
또한, 전기 전송 케이블은 무한한 길이로 이용될 수 없고, 그와 같은 일련의 전기 전송 케이블은 충분히 긴 케이블 스팬을 제공하기 위해 단부 대 단부로 주기적으로 연결(즉, 스플라이싱)된다. 설치된 전기 전송 케이블 내의 스플라이스는 완전 인장 스플라이스인 것이 바람직하다. 또한, 전송 케이블을 도르래 조립체를 거쳐 당기기 전에 일련의 케이블의 단부들을 완전 인장 스플라이스에 의해 연결하는 것이 바람직하다.
강철 코어 와이어를 갖는 종래의 전기 전송 케이블에 대해 사용되는 스플라이스는 전형적으로 알루미늄 및 강철 튜브로 형성된 강성 압축 스플라이스이다. 그러한 압축 스플라이스의 강성은, 스플라이스 자체를 영구적으로 굽히거나, 변형시키거나, 또는 달리 그에 대한 응력 손상을 일으킬 높은 위험 또는 예컨대 스플라이싱된 케이블이 강성 스플라이스로 전이되는 위치에서 스플라이싱된 케이블을 손상시킬 위험 없이, 스플라이스가 도르래를 거쳐 당겨지는 것을 방해한다. 특히, "핀치 지점"(pinch point) 또는 다른 작은 굽힘 반경 지점이 강성 스플라이스의 단부에 형성되며, 그럼으로써 전송 케이블의 높은 손상 위험을 발생시킨다.
그러한 영향을 감소시키기 위해, 튜브의 각각의 단부에서 고무 부싱을 구비한 알루미늄 튜브로 형성된 스플라이스 커버가 때때로 이러한 강성 스플라이스 위에 배치되어, 강성 스플라이스 및 스플라이싱된 강철 코어 케이블에 대한 손상을 감소시키는 것을 돕는다. 그러나, 이러한 대책은 잔존하는 손상 위험으로 인해 강철 코어 케이블에서 거의 사용되지 않는다.
성형 와이어 유형의 스플라이스와 같은 보다 가요성인 완전 인장 스플라이스가 복합 와이어 케이블들을 연결하기 위해 사용되었다. 그러나, 도르래 조립체를 거쳐 그러한 가요성, 완전 인장 스플라이스를 당기는 방법은 이전에 인식되거나 이용되지 않았다. 특히, 도르래를 거쳐 가요성, 완전 인장 스플라이스를 당기는 대신에, 스플라이싱되지 않은 케이블이 도르래를 거쳐 당겨지고, 이후에 스플라이싱된다. 전송 케이블이 도르래 조립체를 거쳐 매달려 있는 동안 일정 길이의 전기 전송 케이블들 사이에 일시적인 기계적 연결을 제공하기 위해, 소크 스플라이스(sock splice)로도 설명되는 임시 와이어 메시 그립(wire mesh grip)을 사용하는 것과 같은, 설치 중에 복합 와이어 케이블들을 연결하는 다른 방법이 이용된다.
이러한 와이어 메시 그립을 사용하여 형성된 연결은 케이블 자체의 정격 파단 강도와 비교하여 상대적으로 낮은 강도이고, 임의의 전기적 연결을 제공하지 않는다. 추가로, 이러한 유형의 와이어 메시 그립 연결에 있어서도, 메시 그립 연결부 및 연결된 일정 길이의 케이블들이 도르래 조립체를 거쳐 정위치로 효과적으로 당겨질 수 있는 각도, 장력 및 도르래 직경에 관한 제한이 있다. 예를 들어, 설치 중에, 와이어 메시 그립의 에지에서 케이블이 손상될 수 있다.
도르래를 거친 전송 케이블의 위치 설정에 뒤이어, 와이어 메시 그립은 전형적으로 일정 길이의 케이블들을 접합시키기 위해 사용되는 영구적인 완전 인장 스플라이스로 교체된다. 그러나, 전송 케이블의 위치 설정에 뒤이은 스플라이스의 후속 설치는 (추가의 장비, 시간 및 기타 비용을 비롯한) 설치 단계를 추가하고, 예를 들어 설치자가 일정 길이의 케이블들 사이의 스팬 중간에 스플라이스를 설치하기 위해 요구되는 필요한 현장 접근을 하지 못하는 경우에 문제가 될 수 있다.
발명의 개요
본 명세서에서 설명되는 본 발명의 일 태양은 전기 전송 케이블의 설치 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 일 실시 형태에서, 전기 전송 케이블의 설치 방법은 적어도 하나의 복합 와이어를 포함하는 제1 케이블을 제공하는 단계를 포함한다. 제1 케이블은 제1 단부 및 제2 단부를 갖는다. 제2 케이블이 또한 제공된다. 제2 케이블은 적어도 하나의 복합 와이어를 포함한다. 제2 케이블은 역시 제1 단부 및 제2 단부를 갖는다. 제1 및 제2 케이블의 각각의 복합 와이어는 매트릭스 재료 내의 복수의 실질적으로 연속적이며 종방향으로 연장하는 섬유를 포함한다. 제1 케이블의 제2 단부는 가요성, 완전 인장 스플라이스를 사용하여 제2 케이블의 제1 단부에 접합된다. 제1 케이블의 제1 단부는 제1 도르래 조립체를 거쳐 안내되고, 제1 도르래 조립체를 거쳐 제1 케이블의 제2 단부로 당겨진다.
본 발명에 따른 다른 실시 형태에서, 전기 전송 케이블의 설치 방법은 제1 단부로부터 제2 단부로 연장하는 전기 전송 케이블을 제공하는 단계를 포함한다. 케이블은 제1 단부와 제2 단부 사이에 가요성의 완전 인장 스플라이스를 포함한다. 전기 전송 케이블은 매트릭스 내의 실질적으로 연속적이며 종방향으로 위치된 섬유들의 적어도 하나의 단선(tow)을 포함한다. 또한, 가요성의 완전 인장 스플라이스는 제1 도르래 조립체를 거쳐 당겨진다.
일부 실시형태에서, 본 발명은, 적어도 하나의 복합 와이어를 포함하며, 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 제1 케이블을 제공하는 단계; 적어도 하나의 복합 와이어를 포함하며, 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 제2 케이블을 제공하는 단계; 가요성의 완전 인장 스플라이스를 사용하여 제1 케이블의 제2 단부를 제2 케이블의 제1 단부에 접합시키는 단계; 제1 케이블의 제1 단부를 제1 도르래 조립체를 거쳐 안내하는 단계; 제1 케이블을 제1 도르래 조립체를 거쳐 제1 케이블의 제2 단부로 당기는 단계; 및 가요성의 완전 인장 스플라이스를 제1 도르래 조립체를 거쳐 당기는 단계를 포함하며, 상기 제1 및 제2 케이블의 각각의 복합 와이어는 매트릭스 재료 내의 복수의 실질적으로 연속적이며 종방향으로 연장하는 섬유를 포함하는, 전기 전송 케이블의 설치 방법을 제공한다.
일부 실시형태에서, 본 발명은 복수의 실질적으로 연속적이며 종방향으로 연장하는 섬유가 세라믹 섬유, 탄소 섬유 및 이들의 혼합 중 하나로부터 선택되는, 전기 전송 케이블의 설치 방법을 제공한다.
일부 실시형태에서, 본 발명은 각각의 복합 와이어의 매트릭스 재료가 알루미늄, 티타늄, 아연, 주석, 마그네슘 및 이들의 합금 중 하나로부터 선택된 금속인, 전기 전송 케이블의 설치 방법을 제공한다.
일부 실시형태에서, 본 발명은 각각의 복합 와이어의 매트릭스 재료가 중합체인, 전기 전송 케이블의 설치 방법을 제공한다.
일부 실시형태에서, 본 발명은 가요성, 완전 인장 스플라이스가 나선 로드형, 완전 인장 스플라이스인, 전기 전송 케이블의 설치 방법을 제공한다.
일부 실시형태에서, 본 발명은 가요성, 완전 인장 스플라이스가 약 10도 내지 약 40도 범위의 꺾임각으로 제1 도르래 조립체를 거쳐 당겨지는, 전기 전송 케이블의 설치 방법을 제공한다.
일부 실시형태에서, 본 발명은 제1 및 제2 케이블이 각각 정격 파단 강도를 갖고, 또한 가요성, 완전 인장 스플라이스가 제1 및 제2 케이블 각각의 정격 파단 강도의 약 5% 내지 약 20% 범위의 장력에서 제1 도르래 조립체를 거쳐 당겨지는, 전기 전송 케이블의 설치 방법을 제공한다.
일부 실시형태에서, 본 발명은 제1 및 제2 케이블 각각이 강철 코어가 없는 것인, 전기 전송 케이블의 설치 방법을 제공한다.
일부 실시형태에서, 본 발명은 제1 도르래 조립체가 원호를 따라 배치된 도르래의 어레이를 포함하는 것인, 전기 전송 케이블의 설치 방법을 제공한다.
일부 실시형태에서, 본 발명은 제1 케이블의 제1 단부를 도르래를 거쳐 안내하는 단계가 제1 및 제2 케이블을 제1 및 제2 케이블을 유지하는 릴로부터 제1 도르래 조립체를 거쳐 직접적인 경로를 따라 당기는 단계를 포함하는, 전기 전송 케이블의 설치 방법을 제공한다.
일부 실시형태에서, 본 발명은, 제1 케이블의 제1 단부를 제1 도르래 조립체로부터 제2 도르래 조립체를 거쳐 안내하는 단계; 제1 케이블을 제2 도르래 조립체를 거쳐 제1 케이블의 제2 단부로 당기는 단계; 및 가요성, 완전 인장 스플라이스를 제2 도르래 조립체를 거쳐 당기는 단계를 추가로 포함하며, 제1 및 제2 도르래 조립체들이 이격되어 스팬 거리를 형성하는, 전기 전송 케이블의 설치 방법을 제공한다.
일부 실시형태에서, 본 발명은 스팬 거리가 약 61 내지 약 488 m (200 내지 1600 피트) 범위인, 전기 전송 케이블의 설치 방법을 제공한다.
일부 실시형태에서, 본 발명은 제1 도르래 조립체가 약 91 ㎝ (36 인치) 이상의 전체 곡률 반경을 형성하는, 전기 전송 케이블의 설치 방법을 제공한다.
일부 실시형태에서, 본 발명은, 제1 단부로부터 제2 단부로 연장하며, 제1 단부와 제2 단부 사이에 가요성, 완전 인장 스플라이스를 포함하고, 매트릭스 재료 내의 실질적으로 연속적이며 종방향으로 위치된 섬유들의 적어도 하나의 단선을 포함하는 전기 전송 케이블을 제공하는 단계; 및 가요성, 완전 인장 스플라이스를 제1 도르래 조립체를 거쳐 당기는 단계를 포함하는, 전기 전송 케이블의 설치 방법을 제공한다.
일부 실시형태에서, 본 발명은 가요성, 완전 인장 스플라이스를 적어도 하나의 후속 도르래 조립체를 거쳐 당기는 단계를 추가로 포함하는, 전기 전송 케이블의 설치 방법을 제공한다.
일부 실시형태에서, 본 발명은 전기 전송 케이블이 제1 단부로부터 제2 단부까지 약 299 미터 (980 피트) 이상의 길이로 연장하는, 전기 전송 케이블의 설치 방법을 제공한다.
일부 실시형태에서, 본 발명은 가요성, 완전 인장 스플라이스가 복수의 나선형으로 권취된 로드를 포함하는, 전기 전송 케이블의 설치 방법을 제공한다.
일부 실시형태에서, 본 발명은 실질적으로 연속적이며 종방향으로 위치된 섬유들의 단선이 세라믹 섬유, 탄소 섬유 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 또한 매트릭스 재료가 알루미늄 및 이의 합금, 티타늄 및 이의 합금, 아연 및 이의 합금, 주석 및 이의 합금, 마그네슘 및 이의 합금, 및 중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는, 전기 전송 케이블의 설치 방법을 제공한다.
일부 실시형태에서, 본 발명은 전기 전송 케이블이 제1 높이에 위치된 릴 상에서 제공되고, 또한 제1 도르래 조립체가 릴의 제1 높이보다 높은 제2 높이에 유지되는, 전기 전송 케이블의 설치 방법을 제공한다.
일부 실시형태에서, 본 발명은 전기 전송 케이블이 연관된 최소 도르래 직경을 갖고, 또한 제1 도르래가 공칭 도르래 직경보다 큰 직경을 갖는, 전기 전송 케이블의 설치 방법을 제공한다.
놀랍게도, 본 출원인은 매트릭스 내의 실질적으로 연속적이며 종방향으로 위치된 섬유들의 적어도 하나의 단선을 포함하며 가요성, 완전 인장 스플라이스를 갖는 전기 전송 케이블을, 케이블 및 스플라이스에 대한 유의한 손상 없이, 도르래 조립체를 거쳐 설치할 수 있다는 것을 발견하였다.
도면의 간단한 설명
여러 도면에서 동일한 도면 부호가 동일한 부분을 지칭하는 첨부 도면을 참조하여 본 발명이 추가로 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 일 실시 형태에 따른 전기 전송 케이블을 설치하는 방법의 개략도.
도 2A 내지 도 2C는 예시적인 가요성, 완전 인장 스플라이스를 도시하는 정면도.
도 3 및 도 4는 복합 와이어의 코어를 갖는 가공 전력 전송 케이블의 2개의 예시적인 실시 형태의 개략적인 단면도.
도 5는 복수의 가닥 둘레에 유지 수단을 구비한 꼬인 케이블(stranded cable)의 예시적인 실시 형태의 단부도.
도 6은 전기 전송 케이블의 예시적인 실시 형태의 단부도.
도 7은 본 발명에 따라 용융된 금속으로 섬유를 침윤시키기 위해 사용되는 예시적인 초음파 침윤 장치의 개략도.
도 8, 도 8A 및 도 8B는 본 발명에 따른 케이블을 제조하기 위해 사용되는 예시적인 스트랜딩 장치(stranding apparatus)의 개략도.
도 9는 본 발명에 따른 시험 도르래를 거쳐 당겨지는 스플라이스를 시험하기 위한 예시적인 시험 장치의 개략도.
발명의 상세한 설명
이하의 상세한 설명에서, 상세한 설명의 일부를 형성하며, 본 발명이 실시될 수 있는 구체적인 실시 형태가 예시적으로 도시된 첨부 도면을 참조하기로 한다. 이와 관련하여, "상부", "하부", "전방", "후방", "선단", "후단" 등과 같은 방향 용어는 설명되는 도면(들)의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시 형태의 구성요소들이 복수의 상이한 배향으로 위치될 수 있기 때문에, 방향 용어는 예시의 목적으로 사용되며 결코 제한하는 것이 아니다. 다른 실시 형태가 이용될 수 있고, 구조적 또는 논리적 변화가 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있음을 이해하여야 한다. 그러므로, 다음의 상세한 설명은 제한적인 의미로 취해지지 않아야 하고, 본 발명의 범주는 첨부된 청구의 범위에 의해 한정된다.
도 1을 참조하면, 전송 케이블(12)을 가공 구성(overhead configuration)으로 매달기 위한 예시적인 케이블 설치 시스템(10)이 도시되어 있다. 시스템(10)은 전송 케이블(12)을 인장 상태 하에서 이송하기 위한 인장기(tensioner, 14), 제1 현수 탑(18)에 의해 유지되는 제1 도르래 조립체(16), 제2 현수 탑(22)에 의해 유지되는 제2 도르래 조립체(20), 및 전송 케이블(12)을 인장기(14)로부터 제1 및 제2 도르래 조립체(16, 20)를 거쳐 당기기 위한 견인기(tugger, 24)를 포함한다. 2개의 도르래 조립체만이 도시되어 있지만, 시스템(10)은 선택적으로 대응하는 현수 탑 또는 기타 적절한 구조물에 의해 유지되는 임의의 원하는 개수의 추가의 도르래 조립체를 포함한다는 것을 이해하여야 한다.
예시적인 일 실시 형태에서, 전송 케이블(12)은 제1 케이블(26), 제2 케이블(28), 및 제3 케이블(30)을 포함한다. 전송 케이블(12)은 제1 및 제2 케이블(26, 28)들을 접합시키는 제1 스플라이스(32)와, 제2 및 제3 케이블(28, 30)들을 접합시키는 제2 스플라이스(34)를 또한 포함한다. 제1 케이블(26)은 견인기(24)에 의해 유지되는 선단부(36)로부터 제1 스플라이스(32) 내에 부분적으로 배치된 후단부(38)로 연장한다. 제2 케이블(28)은 제1 스플라이스(32) 내에 부분적으로 배치된 선단부(40)로부터 제2 스플라이스(34) 내에 부분적으로 배치된 후단부(42)로 연장한다. 제3 케이블(30)은 유사하게 제2 스플라이스(34) 내에 부분적으로 배치된 선단부(44)로부터 인장기(14)에 의해 유지되는 후단부(46)로 연장한다. 예시적인 일 실시 형태에서, 제1, 제2 및 제3 케이블(26, 28, 30) 각각은 길이가 약 300 미터(약 980 피트) 이상이지만, 다른 치수도 고려된다. 몇몇 실시 형태에서, 제1, 제2 및 제3 케이블(26, 28, 30) 각각은 길이가 약 305, 610, 914, 1219, 1524, 1829, 2164, 2438, 2743 미터 (1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000 피트) 이상, 또는 심지어 약 3048 미터 (10,000 피트) 이상이다.
추가로, 그리고 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세하게 후술될 바와 같이, 제1, 제2 및 제3 케이블 각각을 포함하는 전송 케이블은 매트릭스 재료 내의 복수의 실질적으로 연속적이며 종방향으로 연장하는 보강 섬유를 포함하는 적어도 하나의 복합 와이어를 포함한다.
전형적으로, 코어의 분율(즉, 전체 케이블에 대한 코어의 면적 분율로서 케이블 단면에 대해 표현되는 전체 케이블에 대한 코어의 분율)은 약 5% 내지 30% 범위이다. 몇몇 실시 형태에서, 전체 케이블에 대한 코어의 분율은 2% 이상, 5%, 8%, 10%, 12%, 15%, 18%, 20%, 22%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50% 이상, 또는 심지어 60% 이상이다.
예시적인 매트릭스 재료는 금속 매트릭스 재료, 예컨대 알루미늄, 티타늄, 아연, 주석, 마그네슘 및 이들의 합금(예를 들어, 알루미늄과 구리의 합금)과, 중합체 매트릭스 재료, 예컨대 에폭시, 에스테르, 비닐 에스테르, 폴리이미드, 폴리에스테르, 시아네이트 에스테르, 페놀 수지, 비스말레이미드 수지 및 열가소성 수지를 포함한다.
복합 와이어를 제조하기에 적합한 연속적인(즉, 평균 섬유 직경에 비해 상대적으로 무한한 길이를 갖는) 섬유의 예는 아라미드 섬유, 붕소 섬유, 탄소 섬유, 세라믹 섬유, 그라파이트 섬유, 폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸), 텅스텐 섬유, 및 형상 기억 합금(즉, 금속 합금이 변태 온도 미만에서 쌍정 형성 메커니즘(twinning mechanism)에 의해 변형될 수 있으며, 그러한 변형은 쌍정 구조가 변태 온도 초과로의 가열 시에 원래의 상으로 복원될 때 가역적인, 마르텐사이트 변태를 겪는 금속 합금) 섬유를 포함한다. 세라믹 섬유는 유리, 탄화규소 섬유, 및 세라믹 옥사이드 섬유를 포함한다. 전형적으로, 세라믹 섬유는 결정질 세라믹(즉, 식별 가능한 X-선 분말 회절 패턴을 나타냄) 및/또는 결정질 세라믹과 유리의 혼합물(즉, 섬유는 결정질 세라믹 및 유리 상 모두를 포함할 수 있음)이지만, 이들은 또한 유리일 수도 있다. 몇몇 실시 형태에서, 섬유는 50 중량% 이상(몇몇 실시 형태에서는 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, 99 이상 또는 심지어 100 중량%) 결정질이다. 적합한 결정질 세라믹 옥사이드 섬유의 예는 내화 섬유, 예컨대 알루미나 섬유, 알루미노실리케이트 섬유, 알루미노보레이트 섬유, 알루미노보로실리케이트 섬유, 지르코니아-실리카 섬유 및 이들의 조합을 포함한다.
몇몇 실시 형태에서, 섬유가 섬유의 총 부피 기준으로 40 부피% 이상(몇몇 실시 형태에서는 50, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, 99 이상 또는 심지어 100 부피%)의 Al 2O 3를 포함하는 것이 바람직하다. 몇몇 실시 형태에서, 섬유가 섬유의 총 부피 기준으로 40 내지 70 부피% 범위(몇몇 실시 형태에서는 55 내지 70, 또는 심지어 55 내지 65 부피% 범위)의 Al 2O 3를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 예시적인 유리 섬유는, 예를 들어 미국 뉴욕주 코닝 소재의 코닝 글래스(Corning Glass)로부터 입수가능하다. 전형적으로, 연속 유리 섬유는 평균 섬유 직경이 약 3 마이크로미터 내지 약 19 마이크로미터 범위이다. 몇몇 실시 형태에서, 유리 섬유는 평균 인장 강도가 3 ㎬, 4 ㎬ 이상 및/또는 심지어 5 ㎬ 이상이다. 몇몇 실시 형태에서, 유리 섬유는 모듈러스(modulus)가 약 60 ㎬ 내지 95 ㎬, 또는 약 60 ㎬ 내지 약 90 ㎬ 범위이다.
알루미나 섬유는, 예를 들어 미국 특허 제4,954,462호(우드(Wood) 등) 및 제5,185,299호(우드 등)에 설명되어 있다. 몇몇 실시 형태에서, 알루미나 섬유는 다결정질 알파 알루미나 섬유이며, 이론적 옥사이드 기준으로, 알루미나 섬유의 총 중량 기준으로 99 중량% 초과의 Al 2O 3 및 0.2 내지 0.5 중량%의 SiO 2를 포함한다. 다른 태양에서, 몇몇 바람직한 다결정질 알파 알루미나 섬유는 평균 그레인(grain) 크기가 1 마이크로미터 미만(또는 몇몇 실시 형태에서는, 심지어 0.5 마이크로미터 미만)인 알파 알루미나를 포함한다. 다른 태양에서, 몇몇 실시 형태에서는, 다결정질 알파 알루미나 섬유는 미국 특허 제6,460,597호(맥컬로우(McCullough) 등)에 설명된 인장 강도 시험에 따라 측정할 때, 평균 인장 강도가 1.6 ㎬ 이상(몇몇 실시 형태에서는 2.1 ㎬ 이상, 또는 심지어 2.8 ㎬ 이상)이다. 예시적인 알파 알루미나 섬유는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)에 의해 "넥스텔(NEXTEL) 610"이라는 상표명으로 시판된다.
알루미노실리케이트 섬유는, 예를 들어 미국 특허 제4,047,965호(칼스트(Karst) 등)에 설명되어 있다. 예시적인 알루미노실리케이트 섬유는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니에 의해 "넥스텔 440", "넥스텔 550" 및 "넥스텔 720"이라는 상표명으로 시판된다.
알루미늄보레이트 및 알루미노보로실리케이트 섬유는, 예를 들어 미국 특허 제3,795,524호(소우맨(Sowman))에 설명되어 있다. 예시적인 알루미노보로실리케이트 섬유는 쓰리엠 컴퍼니에 의해 "넥스텔 312"라는 상표명으로 시판된다.
지르코니아-실리카 섬유는, 예를 들어 미국 특허 제3,709,706호(소우맨)에 설명되어 있다.
전형적으로, 연속 세라믹 섬유는 평균 섬유 직경이 약 5 마이크로미터 이상, 더욱 전형적으로 약 5 마이크로미터 내지 약 20 마이크로미터 범위이며, 몇몇 실시 형태에서는 약 5 마이크로미터 내지 약 15 마이크로미터 범위이다.
전형적으로, 세라믹 섬유는 단선(tow) 형태이다. 단선은 섬유 분야에서 알려져 있으며, 전형적으로 일반적으로 꼬이지 않은(untwisted) 복수의 (개별) 섬유(전형적으로 100개 이상의 섬유, 더욱 전형적으로는 400개 이상의 섬유)를 포함한다. 몇몇 실시 형태에서, 단선은 단선 당 780개 이상의 개별 섬유를, 그리고 몇몇 경우에는 단선 당 2600개 이상의 개별 섬유, 또는 단선 당 5200개 이상의 개별 섬유를 포함한다. 다양한 세라믹 섬유의 단선은 300 미터, 500 미터, 750 미터, 1000 미터, 1500 미터 및 그 이상의 길이를 비롯한 다양한 길이로 입수가능하다. 섬유는 원형, 타원형 또는 도그본형(dogbone)인 단면 형상을 가질 수도 있다.
예시적인 붕소 섬유는, 예를 들어 미국 매사추세츠주 로웰 소재의 텍스트론 스페셜티 파이버즈, 인크.(Textron Specialty Fibers, Inc.)로부터 구매가능하다. 전형적으로, 그러한 섬유는 길이가 50 미터 이상 정도이며, 심지어 길이가 수 킬로미터 또는 그 이상 정도일 수도 있다. 전형적으로, 연속 붕소 섬유는 평균 섬유 직경이 약 80 마이크로미터 내지 약 200 마이크로미터 범위이다. 더욱 전형적으로, 평균 섬유 직경은 150 마이크로미터 이하, 가장 전형적으로 95 마이크로미터 내지 145 마이크로미터 범위이다. 몇몇 실시 형태에서, 붕소 섬유는 평균 인장 강도가 3 ㎬ 이상, 및/또는 심지어 3.5 ㎬ 이상이다. 몇몇 실시 형태에서, 붕소 섬유는 모듈러스가 약 350 ㎬ 내지 약 450 ㎬ 범위, 또는 심지어 약 350 ㎬ 내지 약 400 ㎬ 범위이다.
또한, 예시적인 탄화규소 섬유는, 예를 들어 미국 캘리포니아주 샌 디에고 소재의 씨오아이 세라믹스(COI Ceramics)에 의해 500개 섬유의 단선으로 "니칼론"(NICALON)이라는 상표명으로, 일본 소재의 우베 인더스트리즈(Ube Industries)로부터 "타이라노"(TYRANNO)라는 상표명으로, 그리고 미국 미시건주 미들랜드 소재의 다우 코닝(Dow Corning)으로부터 "실라믹"(SYLRAMIC)이라는 상표명으로 시판된다.
예시적인 탄화규소 모노필라멘트 섬유는, 예를 들어 미국 매사추세츠주 로웰 소재의 스페셜티 머티리얼즈, 인크.(Specialty Materials, Inc.)에 의해 "SCS-9", "SCS-6" 및 "Ultra-SCS"라는 상표명으로 시판된다.
탄소 섬유는, 예를 들어 미국 조지아주 알파레타 소재의 아모코 케미칼즈(Amoco Chemicals)로부터 2000개, 4000개, 5000개 및 12,000개 섬유의 단선으로 "쏘넬 카본"(THORNEL CARBON)이라는 상표명으로, 미국 코네티컷주 스탬포드 소재의 헥셀 코포레이션(Hexcel Corporation)으로부터, 미국 캘리포니아주 새크라멘토 소재의 그래필, 인크.(Grafil, Inc.) (미쯔비시 레이온 컴퍼니(Mitsubishi Rayon Co.)의 자회사)로부터 "파이로필"(PYROFIL)이라는 상표명으로, 일본 도쿄 소재의 토레이(Toray)로부터 "토레이카"(TORAYCA)라는 상표명으로, 토호 레이온 오브 재팬, 엘티디.(Toho Rayon of Japan, Ltd.)로부터 "베스파이트"(BESFIGHT)라는 상표명으로, 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 졸텍 코포레이션(Zoltek Corporation)으로부터 "패넥스"(PANEX) 및 "파이론"(PYRON)이라는 상표명으로, 그리고 미국 뉴저지주 와이코프 소재의 인코 스페셜 프로덕츠(Inco Special Products)로부터 "12K20" 및 "12K50"이라는 상표명(니켈 코팅 탄소 섬유)으로 입수가능하다. 전형적으로, 연속 탄소 섬유는 평균 섬유 직경이 약 4 마이크로미터 내지 약 12 마이크로미터, 약 4.5 마이크로미터 내지 약 12 마이크로미터, 또는 심지어 약 5 마이크로미터 내지 약 10 마이크로미터 범위이다.
예시적인 그라파이트 섬유는, 예를 들어 미국 조지아주 알파레타 소재의 비피 아모코(BP Amoco)에 의해 1000개, 3000개 및 6000개 섬유의 단선으로 "T-300"이라는 상표명으로 시판된다. 전형적으로, 그러한 섬유는 길이가 50 미터 이상 정도이며, 심지어 길이가 수 킬로미터 또는 그 이상 정도일 수도 있다. 전형적으로, 연속 그라파이트 섬유는 평균 섬유 직경이 약 4 마이크로미터 내지 약 12 마이크로미터, 약 4.5 마이크로미터 내지 약 12 마이크로미터, 또는 심지어 약 5 마이크로미터 내지 약 10 마이크로미터 범위이다. 몇몇 실시 형태에서, 그라파이트 섬유는 평균 인장 강도가 1.5 ㎬, 2 ㎬, 3 ㎬ 이상, 또는 심지어 4 ㎬ 이상이다. 몇몇 실시 형태에서, 그라파이트 섬유는 모듈러스가 약 200 ㎬ 내지 약 1200 ㎬ 범위, 또는 심지어 약 200 ㎬ 내지 약 1000 ㎬ 범위이다.
예시적인 텅스텐 섬유는, 예를 들어 미국 캘리포니아주 그로버 비치 소재의 캘리포니아 파인 와이어 컴퍼니(California Fine Wire Company)로부터 입수가능하다. 전형적으로, 그러한 섬유는 길이가 50 미터 이상 정도이며, 심지어 길이가 수 킬로미터 또는 그 이상 정도일 수도 있다. 전형적으로, 연속 텅스텐 섬유는 평균 섬유 직경이 약 100 마이크로미터 내지 약 500 마이크로미터, 약 150 마이크로미터 내지 약 500 마이크로미터, 또는 심지어 약 200 마이크로미터 내지 약 400 마이크로미터 범위이다. 몇몇 실시 형태에서, 텅스텐 섬유는 평균 인장 강도가 0.7 ㎬, 1 ㎬, 1.5 ㎬, 2 ㎬ 이상, 또는 심지어 2.3 ㎬ 이상이다. 몇몇 실시 형태에서, 텅스텐 섬유는 모듈러스가 400 ㎬ 초과 내지 대략 420 ㎬ 이하, 또는 심지어 415 ㎬ 이하이다.
예시적인 형상 기억 합금 섬유는, 예를 들어 미국 펜실베니아주 웨스트 화이트랜드 소재의 존슨 매티(Johnson Matthey)로부터 입수가능하다. 전형적으로, 그러한 섬유는 길이가 50 미터 이상 정도이며, 심지어 길이가 수 킬로미터 또는 그 이상 정도일 수도 있다. 전형적으로, 연속 형상 기억 합금 섬유는 평균 섬유 직경이 약 50 마이크로미터 내지 약 400 마이크로미터, 약 50 내지 약 350 마이크로미터, 또는 심지어 약 100 마이크로미터 내지 약 300 마이크로미터 범위이다. 몇몇 실시 형태에서, 형상 기억 합금 섬유는 평균 인장 강도가 0.5 ㎬ 이상, 및/또는 심지어 1 ㎬ 이상이다. 몇몇 실시 형태에서, 형상 기억 합금 섬유는 모듈러스가 약 20 ㎬ 내지 약 100 ㎬, 또는 심지어 약 20 ㎬ 내지 약 90 ㎬ 범위이다.
예시적인 아라미드 섬유는, 예를 들어 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 듀퐁(DuPont)으로부터 "케블라(KEVLAR)"라는 상표명으로 입수가능하다. 전형적으로, 그러한 섬유는 길이가 50 미터 이상 정도이며, 심지어 길이가 수 킬로미터 또는 그 이상 정도일 수도 있다. 전형적으로, 연속적인 아라미드 섬유는 평균 섬유 직경이 약 10 마이크로미터 내지 약 15 마이크로미터 범위이다. 몇몇 실시 형태에서, 아라미드 섬유는 평균 인장 강도가 2.5 ㎬, 3 ㎬, 3.5 ㎬, 4 ㎬ 이상, 또는 심지어 4.5 ㎬ 이상이다. 몇몇 실시 형태에서, 아라미드 섬유는 모듈러스가 약 80 ㎬ 내지 약 200 ㎬, 또는 심지어 약 80 ㎬ 내지 약 180 ㎬ 범위이다.
예시적인 폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸) 섬유는, 예를 들어 일본 오사카 소재의 토요보 컴퍼니(Toyobo Co.)로부터 "자일론"(ZYLON)이라는 상표명으로 입수가능하다. 전형적으로, 그러한 섬유는 길이가 50 미터 이상 정도이며, 심지어 길이가 수 킬로미터 또는 그 이상 정도일 수도 있다. 전형적으로, 연속 폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸) 섬유는 평균 섬유 직경이 약 8 마이크로미터 내지 약 15 마이크로미터 범위이다. 몇몇 실시 형태에서, 폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸) 섬유는 평균 인장 강도가 3 ㎬, 4 ㎬, 5 ㎬, 6 ㎬ 이상, 또는 심지어 7 ㎬ 이상이다. 몇몇 실시 형태에서, 폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸) 섬유는 모듈러스가 약 150 ㎬ 내지 약 300 ㎬, 또는 심지어 약 150 ㎬ 내지 약 275 ㎬ 범위이다.
아라미드, 탄소, 그라파이트, 세라믹, 폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸) 섬유(섬유들의 단선 포함)는 전형적으로 세라믹 옥사이드 섬유 중 적어도 일부의 외부 표면의 적어도 일부분 상에 유기 사이징(organic sizing) 재료를 포함한다. 전형적으로, 사이징 재료는 0.5 내지 10 중량% 범위의 추가 중량을 제공한다. 사이징 재료는 윤활성을 제공하고 취급 중에 섬유 가닥을 보호하는 것으로 관찰되었다. 사이징은, 예를 들어 직물로의 변환 중에 섬유의 파단을 감소시키는 경향이 있고, 정전기를 감소시키며, 먼지량을 감소시키는 것으로 여겨진다. 사이징은, 예를 들어 이를 용해시키거나 연소시킴으로써 제거될 수 있다. 바람직하게는, 사이징은 본 발명에 따른 매트릭스 복합 와이어를 형성하기 전에 제거된다. 이러한 방식으로, 복합 와이어를 형성하기 전에, 섬유에는 그 상에 어떠한 사이징도 없게 된다.
매트릭스 재료를 위한 예시적인 금속은 고순도(예를 들어, 99.95% 초과)의 원소 알루미늄 또는 순수한 알루미늄의 구리와 같은 다른 원소와의 합금이다. 전형적으로, 금속 매트릭스 재료는, 매트릭스 재료가 예를 들어 섬유 외부 상에 보호 코팅을 제공할 필요성을 제거하기 위해 섬유와 유의하게 화학적으로 반응하지 않도록(즉, 섬유 재료에 대해 비교적 화학적으로 불활성이도록) 선택된다. 예시적인 금속 매트릭스 재료는 알루미늄, 아연, 주석, 마그네슘 및 이들의 합금(예를 들어, 알루미늄과 구리의 합금)을 포함한다. 몇몇 실시 형태에서, 매트릭스 재료는 바람직하게는 알루미늄 및 그의 합금을 포함한다.
전형적으로, 금속 매트릭스 복합재를 위한 섬유는 붕소 섬유, 탄소 섬유, 결정질 세라믹 함유 섬유, 그라파이트 섬유, 텅스텐 섬유, 및 형상 기억 합금 섬유를 포함한다.
몇몇 실시 형태에서, 금속 매트릭스는 98 중량% 이상의 알루미늄, 99 중량% 이상의 알루미늄, 99.9 중량% 초과의 알루미늄, 또는 심지어 99.95 중량% 초과의 알루미늄을 포함한다. 알루미늄과 구리의 예시적인 알루미늄 합금은 98 중량% 이상의 Al 및 최대 2 중량%의 Cu를 포함한다. 몇몇 실시 형태에서, 유용한 합금은 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000 및/또는 8000 시리즈 알루미늄 합금(알루미늄 협회(Aluminum Association) 명칭)이다. 더 높은 순도의 금속이 더 높은 인장 강도의 와이어를 제조하기에 바람직한 경향이 있지만, 금속의 덜 순수한 형태도 또한 유용하다.
적합한 금속이 구매가능하다. 예를 들어, 알루미늄은 미국 펜실베니아주 피츠버그 소재의 알코아(Alcoa)로부터 "수퍼 퓨어 알루미늄(SUPER PURE ALUMINUM); 99.99% Al"이라는 상표명으로 입수가능하다. 알루미늄 합금(예를 들어, Al-2 중량% Cu (0.03 중량% 불순물))이, 예를 들어 미국 뉴욕주 뉴욕 소재의 벨몬트 메탈즈(Belmont Metals)로부터 입수될 수 있다. 아연 및 주석이, 예를 들어 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 메탈 서비시즈(Metal Services)로부터 입수 가능하다("순수 아연"; 99.999% 순도 및 "순수 주석"; 99.95% 순도). 예를 들어, 마그네슘은 영국 맨체스터 소재의 마그네슘 엘렉트론(Magnesium Elektron)으로부터 "퓨어"(PURE)라는 상표명으로 입수가능하다. 마그네슘 합금(예를 들어, WE43A, EZ33A, AZ81A 및 ZE41A), 티타늄 및 티타늄 합금이, 예를 들어 미국 콜로라도주 덴버 소재의 타이멧(TIMET)으로부터 입수될 수 있다.
복합 코어 및 와이어는 전형적으로 섬유와 매트릭스 재료의 총 조합 부피 기준으로, 15 부피% 이상(몇몇 실시 형태에서는 20, 25, 30, 35, 40, 45 또는 심지어 50 부피% 이상)의 섬유를 포함한다. 더욱 전형적으로, 복합 코어 및 와이어는 섬유와 매트릭스 재료의 총 조합 부피 기준으로, 40 내지 75 부피%(몇몇 실시 형태에서는 45 내지 70 부피%) 범위의 섬유를 포함한다.
전형적으로, 코어의 평균 직경은 약 5 ㎜ 내지 약 15 ㎜ 범위이다. 몇몇 실시 형태에서, 바람직한 코어의 평균 직경은 1 ㎜ 이상, 2 ㎜ 이상, 또는 심지어 최대 약 3 ㎜이다. 전형적으로, 복합 와이어의 평균 직경은 약 1 ㎜ 내지 12 ㎜, 1 ㎜ 내지 10 ㎜, 1 내지 8 ㎜, 또는 심지어 1 ㎜ 내지 4 ㎜ 범위이다. 몇몇 실시 형태에서, 바람직한 복합 와이어의 평균 직경은 1 ㎜ 이상, 1.5 ㎜, 2 ㎜, 3 ㎜, 4 ㎜, 5 ㎜, 6 ㎜, 7 ㎜, 8 ㎜, 9 ㎜, 10 ㎜, 11 ㎜ 이상, 또는 심지어 12 ㎜ 이상이다.
금속 및 중합체 매트릭스 복합 와이어를 제조하기 위한 기술은 당업계에 알려져 있다. 예를 들어, 연속 금속 매트릭스 복합 와이어는 연속 금속 매트릭스 침윤 공정에 의해 제조될 수 있다. 하나의 적합한 공정이, 예를 들어 미국 특허 제6,485,796호(카펜터(Carpenter) 등)에 설명되어 있다. 연속 섬유 보강 금속 매트릭스 복합재에 대한 다른 가공 절차가, 예를 들어 2001년에 발행된, 문헌[ASM Handbook Vol. 21, Composites, pp. 584-588 (ASM International, Metals Park, OH)]에 논의되어 있다.
또한, 예를 들어 금속 매트릭스 복합 와이어를 제조하기 위한 기술은, 예컨대 미국 특허 제5,501,906호(디브(Deve)), 제6,180,232호(맥컬로우 등), 제6,245,425호(맥컬로우 등), 제6,336,495호(맥컬로우 등), 제6,544,645호(맥컬로우 등), 제6,447,927호(맥컬로우 등), 제6,460,597호(맥컬로우 등), 제6,329,056호(디브 등), 제6,344,270호(맥컬로우 등), 제6,485,796호(카펜터 등), 제6,559,385호(존슨(Johnson) 등), 제6,796,365호(맥컬로우 등), 제6,723,451호(맥컬로우 등), 제6,692,842호(맥컬로우 등) 및 제6,913,838호(맥컬로우 등); 2003년 3월 31일자로 출원된 미국 특허 출원 제10/403,643호, 2004년 2월 13일자로 출원된 미국 특허 출원 제10/778,488호, 2004년 2월 13일자로 출원된 미국 특허 출원 제10/779,438호, 2005년 12월 23일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/317,608호, 2005년 12월 23일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/318,368호 및 2004년 6월 17일자로 출원된 미국 특허 출원 제10/870,262호에 논의된 것을 포함한다.
중합체 및 섬유를 포함하는 와이어는, 예를 들어 당업계에 알려져 있는 풀트루전(pultrusion) 공정에 의해 제조될 수 있다. 섬유 보강 중합체의 일례는, 예를 들어 2003년 11월 6일자로 공개된 PCT 출원 공개 WO 2003/091008A호 및 2005년 5월 6일자로 공개된 PCT 출원 공개 WO 2005/040017A호에 제공되어 있다. 또한, 풀트루전 방법은, 예를 들어 2001년에 발행된, 문헌[ASM Handbook Vol. 21, Composites, pp. 550-564 (ASM International, Metals Park, OH)]에 추가로 논의되어 있다.
전형적으로, 중합체 매트릭스 복합재를 위한 섬유는 아라미드 섬유, 붕소 섬유, 탄소 섬유, 세라믹 섬유, 그라파이트 섬유, 폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸), 텅스텐 섬유, 및 형상 기억 합금 섬유를 포함한다.
몇몇 실시 형태에서, 코어 내의 섬유 개수의 85% 이상(몇몇 실시 형태에서는 90% 이상, 또는 심지어 95% 이상)이 연속적이다.
다시 도 1을 참조하면, 제1, 제2, 및 제3 케이블(26, 28, 30) 각각은 정격 파단 강도(rated breaking strength)를 가지며, 케이블(26, 28, 30)의 극한 인장 강도(ultimate tensile strength)는 정격 파단 강도 이상이다. 일반적으로, 정격 파단 강도는 케이블의 최소 허용 강도를 정의하기 위한 계산에 의해 결정된다(2005년에 발행된 표준 기준인 ASTM B232 참조).
예시적인 일 실시 형태에서, 스플라이스(32, 34) 및 전송 케이블(12)을 형성하는 복합 와이어(들)를 포함하는 전송 케이블(12)은 하기에 따라 복합 와이어의 종방향 보강 섬유의 파단을 포함하는 손상을 받기 쉽다: 전송 케이블(12)에 가해지는 장력의 크기; 전송 케이블(12)의 직경; 도르래 둘레에서의 전송 케이블(12)의 굽힘 반경; 매트릭스 재료, 섬유 재료, 섬유 재료의 상대량 등의 유형을 포함하는 케이블(12)의 조성; 및 도르래를 거친 전송 케이블(12)의 (상세하게 후술되는) 꺾임각(break over angle).
이에 따라, 예시적인 일 실시 형태에서, 제1, 제2, 및 제3 케이블(26, 28, 30) 각각을 포함하는 전기 전송 케이블(12)은 연관된 최소 도르래 직경을 갖는다. 특히, 연관된 최소 도르래 직경은, 전송 케이블(12)에 대한 유의한 손상 없이 전송 케이블(12)에 가해질 수 있는 기계적 하중이 없을 때의 전송 케이블(12)의 최소 굽힘 반경에 대응한다. 기계적 하중 하에서, 전송 케이블(12)의 최소 굽힘 반경은 도르래를 거친 전송 케이블(12)의 장력 및 실제 꺾임각의 함수이다. 장력 및 꺾임각이 증가함에 따라, 전송 케이블(12)에 대한 최소 굽힘 반경이 증가한다. 이와 같이, 도르래 직경은 선택적으로 이를 고려하여 충분히 크게, 그리고 최소 도르래 직경보다 더 크게 선택된다. 도르래 직경은 또한 전형적으로 설치 중에 도르래를 들어 올리는 사람의 능력 또는 기타 설치 요건과 같은 물리적 제약에 의해 한정된다는 것에 유의하여야 한다.
예시적인 일 실시 형태에서, 제1 및 제2 스플라이스(32, 34) 각각은 가요성, 완전 인장 스플라이스이다. 일반적으로, "가요성" 스플라이스는 굽혀지거나 만곡될 수 있는데, 예를 들어 스플라이스(32, 34)를 포함하는 전송 케이블(12)에 대한 유의한 손상 없이, 하나 이상의 도르래 조립체를 거쳐 당겨지는 것과 관련되어 굽혀진다. 이는 일정 길이의 전송 케이블의 코어 상으로 강철 슬리브를 압축시킨 다음 강철 슬리브 위의 알루미늄 슬리브 및 알루미늄 슬리브에 근접한 전송 케이블의 부분을 압축시킴으로써 형성된 압축 스플라이스와 같은 강성 스플라이스와 대조적이다. 일반적으로, 그러한 강성 스플라이스는 강성 스플라이스에 대한 유의한 굽힘 손상 및/또는 강성 스플라이스로 접합된 전송 케이블에 대한 손상 없이, 하나 이상의 도르래 조립체를 거쳐 당겨질 수 없다. 특히, 도르래 조립체를 거쳐 당겨지는 강성 스플라이스는 도르래 조립체를 거쳐 당겨진 후에 영구적으로 변형되거나 굽혀진다. 추가의 참조를 위해, "완전 인장" 스플라이스는 일반적으로 전송 케이블(12)의 정격 파단 강도에 필적하는 장력을 견딜 수 있는 것이다.
도 2A 내지 도 2C를 참조하면, 예시적인 일 실시 형태에서, 제1 스플라이스(32)는 완전 인장, 가요성 스플라이스이다. 예를 들어, 제1 스플라이스(32)는 선택적으로 성형 와이어 유형의 스플라이스이다. 특히, 제1 스플라이스(32)는 제1 케이블(26)의 후단부(38) 및 제2 케이블(28)의 선단부(40) 둘레에 감싸진 복수의 나선형으로 권취된 내부 로드(50)와, 복수의 내부 로드(50) 둘레에 감싸진 복수의 나선형으로 권취된 외부 로드(52)를 포함한다. 도 2B를 참조하면, 3개, 4개 또는 원하는 개수의 내부 로드(50)의 그룹이, 원하는 개수의 내부 로드(50)가 제1 및 제2 케이블(26, 28) 둘레에 배치될 때까지, 제1 및 제2 케이블(26, 28)에 순차적으로 적용된다. 도 2C를 참조하면, 3개, 4개 또는 원하는 개수의 외부 로드(52)의 그룹이, 원하는 개수의 외부 로드(52)가 복수의 내부 로드(50) 둘레에 배치될 때까지, 복수의 내부 로드(50) 위에 순차적으로 적용된다. 복수의 내부 및 외부 로드(50, 52)는 선택적으로 알루미늄 합금으로 형성된다.
전술한 바와 같이, 적합한 스플라이스는 가요성, 완전 인장 스플라이스, 예컨대 미국 오하이오주 클리블랜드 소재의 프리폼드 라인 프로덕츠(Preformed Line Products)로부터 "서몰라인"(THERMOLIGN) (부품 번호 TLSP-795)이라는 상표명으로 입수가능한 것을 포함하는 성형 와이어 유형의 스플라이스를 포함한다. 예시적인 일 실시 형태에서, 스플라이스(32)는 열을 효율적으로 발산하기에 충분히 크다. 복합 와이어로 형성된 전송 케이블은 전형적으로 강철 코어 와이어를 갖는 케이블(예를 들어, 약 100℃ 초과)에 비해 높은 온도(예를 들어, 약 200℃ 초과)에서 작동하도록 설계된다. 더 큰 스플라이스는 스플라이스의 온도를 상대적으로 낮게 유지하는 데 도움이 될 수 있다. 따라서, 스플라이스(32)는 선택적으로 스플라이스(32)에 추가적인 히트 싱크(heat sink) 능력을 추가하기 위해 나선형 로드의 2개의 층으로 구성된다. 히트 싱크로서 적합하지만, 도르래를 거쳐 안전하게 통과하는 전송 케이블(12)의 가요성, 완전 인장 스플라이스의 능력은 다른 유형의 스플라이스(예를 들어, 와이어 메시 커넥터)의 손상에 대한 과거의 경험으로 인해 놀라운 결과이다. 추가로, 이중 층 스플라이스 구성의 성공적인 사용은 이중 층 구성이 다르게는 스플라이스의 에지에서 집중된 굽힘력을 표시하므로 더욱 놀라운 것이며, 이는 달성된 성공적인 결과를 훨씬 더 놀랍게 한다.
다시, 도 2A 내지 도 2C를 참조하면, 예시적인 일 실시 형태에서, 제1 및 제2 스플라이스(32, 34)는 선택적으로 형태에 있어서 실질적으로 상이하지만, 제2 스플라이스(34)는 제1 스플라이스(32)와 실질적으로 유사한 방식으로 형성된다.
도 1을 참조하면, 인장기(14)는 선택적으로 당업계에 알려진 유형이고, 일반적으로 케이블의 릴 길이로도 설명되는 전송 케이블(12)의 릴을 유지하도록 역할한다. 특히, 인장기(14)는 전송 케이블(12)을 릴로부터 너무 빨리 권취 해제시키는 것을 방지하기 위해, 예를 들어 제동 기구(braking mechanism)를 사용하여, 인장 상태 하에서 전송 케이블(12)을 풀어내도록 되어 있다. 또한, 장력은 전송 케이블(12)이 장애물을 통과하거나 (예를 들어, 고속도로에 걸쳐) 요구되는 간격 수준을 유지하도록 케이블 처짐을 감소시키기 위해 당겨지는 동안 증가될 필요가 있을 수 있다. 참고로, 제1, 제2 및 제3 케이블(26, 28, 30) 각각은 선택적으로 예시적인 일 실시 형태에서, 다른 길이가 또한 고려되지만, 전송 케이블(12)의 릴 길이에 대응한다.
제1 도르래 조립체(16)는 제1 현수 탑(18)에 의해 유지되는데, 예컨대 제1 현수 탑(18)에 매달려 있으며, 일반적으로 도르래(56)의 어레이를 포함하고, 이 도르래 어레이는 전송 케이블(12)을 지지하도록 구성되고 도르래(56)의 어레이를 거쳐 전체 곡률 반경(R 1)을 형성하도록 원호(예를 들어, 45도 원호)를 따라 배치된다. 이러한 방식으로, 도르래(56)의 어레이는 선택적으로, 하나의 비교적 큰 직경의 도르래를 제공할 필요 없이, 전송 케이블(12)이 그를 거쳐 이동하는 비교적 큰 반경을 제공하도록 사용된다. 예시적인 일 실시 형태에서, 각각의 도르래(56)는 직경이 약 18 ㎝ (7 인치)이며, 이 경우 도르래(56)의 어레이는 약 152 ㎝ (60 인치)의 전체 곡률 반경(R 1)을 형성한다. 또한, 제1 도르래 조립체(16)는 선택적으로 상세하게 후술될 바와 같이, 전체 제1 도르래 조립체(16)가 제1 도르래 조립체(16)로부터 전송 케이블(12)의 다양한 진입 및 진출 라인을 수용하도록 피봇될 수 있는 방식으로, 제1 현수 탑(18) 또는 기타 적절한 구조물에 장착된다는 것에 유의하여야 한다. 예시적인 일 실시 형태에서, 제1 현수 탑(18)은 당업계에 알려진 유형(예를 들어, 금속 골격 탑)의 것이다.
제2 도르래 조립체(20)는 제2 현수 탑(22)에 의해 유지되는데, 예컨대 제2 현수 탑(22)에 매달려 있으며, 일반적으로 도르래(58)를 포함한다. 예시적인 일 실시 형태에서, 도르래(58)는 직경이 약 91 ㎝ (36 인치)이지만, 다른 치수도 고려된다. 이로부터, 도르래(58)는 선택적으로, 예컨대 약 46 ㎝ (18 인치)의 전체 곡률 반경을 형성하게 된다. 또한, 제2 도르래 조립체(20)는 선택적으로 상세하게 후술될 바와 같이, 전체 제2 도르래 조립체(20)가 제2 도르래 조립체(20)로부터 전송 케이블(12)의 다양한 진입 및 진출 라인을 수용하도록 피봇될 수 있는 방식으로, 제2 현수 탑(22) 또는 기타 적절한 구조물에 장착된다는 것에 유의하여야 한다. 예시적인 일 실시 형태에서, 제2 현수 탑(22)은 당업계에 알려진 유형(예를 들어, 금속 골격 탑)의 것이다. 또한, 제1 및 제2 도르래 조립체(16, 20)에 후속하는 (도시 안된) 도르래 조립체가 또한 고려된다는 것에 유의하여야 한다.
견인기(24)는 선택적으로 당업계에 알려진 유형의 것이며, 일반적으로 인장기(14)로부터 전송 케이블(12)을 당기도록 역할한다. 특히, 견인기(24)는 전송 케이블(12)에 장력을 가하여, 전송 케이블(12)을 제1 및 제2 도르래 조립체(16, 20), 또는 필요에 따라 추가의 도르래 조립체를 거쳐 당기도록 되어 있다.
상대 위치의 관점에서, 인장기(14)는 선택적으로 제1 도르래 조립체(16)로부터, 제1 도르래 조립체(16)가 유지되는 높이의 약 3배의 거리로 측방향으로 이격된다. 이어서, 예시적인 일 형태에서, 제1 및 제2 도르래 조립체(16, 20)는 약 61 m (200 피트) 내지 약 488 m (1600 피트) 범위의 측방향 스팬 또는 스팬 거리를 형성하도록 이격되지만, 예를 들어 약 61 미터 (200 피트) 내지 약 183 미터 (600 피트), 약 183 미터 (600 피트) 내지 약 457 미터 (1500 피트), 또는 심지어 약366 미터 (1200 피트) 내지 약 488 미터 (1600 피트)를 비롯한 기타 치수도 고려된다. 또한, 추가의 후속 도르래 조립체/탑이 선택적으로 유사한 스팬 거리, 또는 특정 응용에 요구되는 바와 같은 다른 스팬 거리를 형성한다. 견인기(24)는 선택적으로 제2 도르래 조립체(20)로부터, 제2 도르래 조립체(20)가 유지되는 높이의 약 3배의 거리로 측방향으로 이격되지만, 다른 치수가 또한 고려된다.
도 1을 참조하고, 그리고 상기에 비추어, 전송 케이블(12)을 설치하는 방법은 제1 케이블(26)의 선단부(36)를 제1 도르래 조립체(16)를 거쳐 안내하는 단계와, 제1 케이블(26)을 제1 도르래 조립체(16)를 거쳐 당기는 단계를 포함한다. 예시적인 일 실시 형태에서, (도시 안된) 적합한 리더(leader)가 제1 케이블(26)의 선단부(36)에 부착되고, 그 후 리더는 견인기(24)에 의해 당겨져서, 제1 케이블(26)을 인장기(14)에 의해 유지되는 릴로부터 제1 도르래 조립체(16)를 거쳐 직접 당긴다.
점선에 의해 도시된 바와 같이, 전송 케이블(12)은, 전송 케이블(12)이 제1 도르래 조립체(16)에 처음 진입하거나 그를 거쳐 처음 이동하는 위치에서 전송 케이블(12)에 대한 접선에서의 제1 도르래 조립체(16)와의 진입 라인을 형성한다. 이어서, 전송 케이블(12)은, 전송 케이블(12)이 제1 도르래 조립체(16)에서 진출하거나 더 이상 그를 거쳐 이동하지 않는 위치에서 전송 케이블(12)에 대한 접선에서의 제1 도르래 조립체(16)와의 진출 라인을 형성한다. 제1 도르래 조립체(16)에서의 진입 라인과 진출 라인 사이의 각도는 제1 도르래 조립체(16)를 거친 전송 케이블(12)의 제1 꺾임각(α)으로서 설명된다. 예시적인 일 실시 형태에서, 더 큰 전체 곡률 반경(R 1)은 제1 꺾임각(α)이 상대적으로 클 때 유리하다. 특히, 전송 케이블(12)을 제1 도르래 조립체(16)로 직접 이송하는 인장기(14)는 종종 제1 도르래 조립체(16)보다 훨씬 더 낮은 높이에 있고, 또한 예를 들어 제1 및 제2 도르래 조립체(16, 20)들 사이의 스팬 거리에 비해 제1 도르래 조립체(16)로부터의 상대적으로 작은 거리로 측방향으로 이격된다. 결과적으로, 제1 도르래 조립체(16) 내로의 상대적으로 큰 진입각에 종종 직면한다.
인장기(14)가 제1 케이블(26)을 후단부(38)로 풀어내면, 제2 케이블(28)이 선택적으로 전술한 바와 같이 가요성, 완전 인장 스플라이스인 제1 스플라이스(32)에 의해 제1 케이블(26)에 스플라이싱 또는 접합된다. 예시적인 일 실시 형태에서, 제2 케이블(28)은 선택적으로, 제1 케이블(26)이 후단부(38)로 풀려나오면, 제2 케이블(28)의 선단부(40)가 제1 케이블(26)의 후단부(38)에 접합된 상태로 제1 케이블(26)로부터 분리된 릴 상에 유지된다.
예시적인 일 실시 형태에서, 제1 케이블(26)은 제1 스플라이스(32)가 제1 도르래 조립체(16)를 거쳐, 예컨대 제2 스플라이스(34)가 도 1에 도시된 위치로 궁극적으로 당겨질 때까지, 제1 도르래 조립체(16)를 거쳐 제1 케이블(26)의 후단부(38)로 당겨진다. 제1 스플라이스(32)는 제1 꺾임각(α)으로, 그리고 연관된 장력이 제1 스플라이스(32)와 제1 및 제2 케이블(26, 28)에 가해지는 상태에서, 제1 도르래 조립체(16)를 거쳐 당겨진다. 예시적인 일 실시 형태에서, 제1 스플라이스(32)는 약 10도 내지 약 40도 범위의 제1 꺾임각(α)으로, 그리고 제1 및 제2 케이블(26, 28) 각각의 정격 파단 강도(RBS)의 약 5% 내지 약 20% 범위의 장력에서, 제1 도르래 조립체(16)를 거쳐 당겨진다. 다른 제1 꺾임각(α) 및 장력이 또한 고려된다는 것에 유의하여야 한다. 제1 스플라이스(32)는 가요성이지만, 소정의 손상 위험이 제1 스플라이스(32)의 굽힘량을 감소시키기 위해 전체 곡률 반경(R 1)을 증가시킴으로써 추가로 방지될 수 있다. 예를 들어, 곡률 반경(R 1)은 선택적으로 전송 케이블(12)의 최소 도르래 직경의 절반보다 실질적으로 크게 선택된다.
방법은 또한 제1 케이블(26)의 선단부(36)를 제1 도르래 조립체(16)로부터 제2 도르래 조립체(20)를 거쳐 안내하는 단계와, 제1 케이블(26)을 제2 도르래 조립체(20)를 거쳐 제1 케이블(26)의 후단부(38)로 그리고 제1 스플라이스(32)로 당기는 단계를 포함한다. 점선에 의해 도시된 바와 같이, 전송 케이블(12)은, 전송 케이블(12)이 제2 도르래 조립체(20)에 처음으로 진입하거나 그를 거쳐 처음으로 이동하는 위치에서 전송 케이블(12)에 대한 접선에서의 제2 도르래 조립체(20)와의 진입 라인을 형성한다. 전송 케이블(12)이 제2 도르래 조립체(20)를 횡단한 후에, 전송 케이블(12)은, 전송 케이블(12)이 제2 도르래 조립체(20)에서 진출하거나 더 이상 그를 거쳐 이동하지 않는 위치에서 전송 케이블(12)에 대한 접선에서의 제2 도르래 조립체(20)와의 진출 라인을 형성한다.
제2 도르래 조립체(20)에서의 전송 케이블(12)의 진입 라인과 진출 라인 사이의 각도는 제2 도르래 조립체(20)를 거친 전송 케이블(12)의 제2 꺾임각(β)으로서 설명된다. 예시적인 일 실시 형태에서, 도르래(58)의 전체 곡률 반경은 제1 스플라이스(32)가 너무 작은 반경으로 굽혀지지 않는 것을 보장하기 위해 도르래(56)의 어레이의 전체 곡률 반경(R 1)만큼 클 필요는 없다. 특히, 제2 도르래 조립체(20)가 제1 도르래 조립체(16)와 후속하는 (도시 안된) 제3 도르래 조립체 사이에 위치되는 경우, 제2 꺾임각(β)은 종종 제1 꺾임각(α)보다 작은데, 이는 전송 케이블(12)이 대개 인장기(14)의 상대 높이에 비해 제2 도르래 조립체(20)와 보다 유사한 높이에 있는 제1 도르래 조립체(16)로부터 제2 도르래 조립체(20) 내로 이송되고 역시 제2 도르래 조립체(20)와 보다 유사한 높이에 있게 될 제3 도르래 조립체로 이송되기 때문이다. 달리 말하면, "탑 대 탑" 또는 "도르래 대 도르래" 각도는 전형적으로 제1 "지면 대 탑" 또는 "지면 대 도르래" 각도 및 최종 "탑 대 지면" 또는 "도르래 대 지면" 각도보다 훨씬 작다.
제1 케이블(26)은 선택적으로 제1 도르래 조립체(16)를 거쳐 후단부(38)로 당겨지고, 제1 스플라이스(32)는 제2 도르래 조립체(20)를 거쳐, 예컨대 일반적으로 도 1에 나타낸 위치로 당겨진다. 제1 스플라이스(32)는 제2 꺾임각(β)으로, 그리고 연관된 장력이 제1 및 제2 케이블(26, 28)에 가해지는 상태에서, 제2 도르래 조립체(20)를 거쳐 당겨진다. 예시적인 일 실시 형태에서, 제1 스플라이스(32)는 약 10도 내지 약 40도 범위의 제2 꺾임각(β)으로, 그리고 제1 및 제2 케이블(26, 28) 각각의 정격 파단 강도(RBS)의 약 5% 내지 약 20% 범위의 장력에서, 제2 도르래 조립체(20)를 거쳐 당겨진다. 다른 제2 꺾임각(β) 및 장력이 또한 고려된다는 것에 유의하여야 한다. 제1 스플라이스(32)는 가요성이지만, 소정의 손상 위험이 제1 스플라이스(32)의 굽힘량을 감소시키기 위해 도르래(58)의 전체 직경을 증가시킴으로써 추가로 방지될 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, 제2 도르래 조립체(20)의 도르래(58)의 직경은 전송 케이블(12)의 최소 도르래 직경보다 실질적으로 크게 선택된다.
제1 스플라이스(32)가 2개의 도르래 조립체를 거쳐 당겨지는 것으로 도시되어 있지만, 예시적인 일 실시 형태에서, 제1 스플라이스(32)는 추가의 도르래 조립체, 예컨대 제1 또는 제2 도르래 조립체(16, 20)와 실질적으로 유사한 도르래 조립체를 거쳐 당겨진다. 추가로, 예시적인 일 실시 형태에서, 제2 스플라이스(34)는 제1 스플라이스(32)와 관련하여 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 제2 및 제3 케이블(28, 30)들 사이에 형성된다. 추가로, 제2 스플라이스(34)는 선택적으로 제1 스플라이스(32)와 관련하여 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로, 제1 도르래 조립체(16), 제2 도르래 조립체(20), 또는 임의의 개수의 후속 도르래 조립체를 거쳐 당겨진다.
전술한 시스템 및 방법은 다양한 이점을 제공한다. 예를 들어, 소크 스플라이스(sock splice)로도 설명되는, 와이어 메시 그립과 같은 일시적인 기계식 커넥터를 사용하여 전송 케이블(12)을 당기기보다는, 영구적인 가요성, 완전 인장 스플라이스가 소정 길이의 케이블들 사이에서 이용된다. 이러한 방식으로, 영구적인 스플라이스가 일정 시간 뒤에 설치될 필요가 없어서, 설치 단계를 감소시키고 효율을 증가시킨다. 또한, 예를 들어 전송 케이블(12)의 설치자가 도르래 조립체들 사이의 스팬 중간에 스플라이스를 설치하기 위해 요구되는 필요한 현장 접근을 하지 못하는 경우에, 케이블의 위치 설정에 뒤이은 영구적인 스플라이스의 설치와 관련된 문제가 감소된다.
전술한 바와 같이, 복합 와이어를 포함하는 케이블은 가공 전력 전송 케이블에 특히 유용하다. 본 발명에 따른 전송 케이블(12)은 동종(즉, 한 유형의 복합 와이어만을 포함함) 또는 이종(즉, 금속 와이어와 같은 복수의 2차 와이어를 포함함)일 수 있다. 이종 케이블의 일례로서, 전송 케이블(12)의 코어는 복수의 2차 와이어(예를 들어, 알루미늄 와이어)를 포함하는 외부 쉘을 구비한 종방향으로 위치된 보강 섬유를 포함하는 복수의 복합 와이어를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 케이블은, 예를 들어 금속 매트릭스 재료 또는 중합체 매트릭스 재료 복합 와이어를 포함할 수 있다.
추가로, 본 발명에 따른 케이블은 꼬일(stranded) 수 있다. 꼬인 케이블은 전형적으로 중심 와이어 및 중심 와이어 둘레에서 나선형으로 꼬인 와이어의 제1 층을 포함한다. 케이블 꼬임은 와이어의 개별 가닥들이 나선형 배열로 조합되어 최종 케이블을 생성하는 공정이다(예를 들어, 미국 특허 제5,171,942호(파워즈(Powers)) 및 제5,554,826호(젠트리(Gentry)) 참조). 생성된 나선형으로 꼬인 와이어 로프는 동등한 단면적의 중실 로드로부터 이용될 수 있는 것보다 훨씬 큰 가요성을 제공한다. 나선형 배열은 또한 꼬인 케이블이 취급, 설치 및 사용 시에 굽힘을 받을 때 그의 전체적인 둥근 단면 형상을 유지하기 때문에 유리하다. 나선형으로 권취된 케이블은 7개만큼 적은 개별 가닥으로부터 50개 이상의 가닥을 포함하는 더욱 일반적인 구성까지를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 하나의 예시적인 전력 전송 케이블 또는 전송 케이블이 도 3에 도시되어 있고, 여기서 본 발명에 따른 전력 전송 케이블(130)은 30개의 개별 금속 와이어(예를 들어, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 와이어)(138)의 자켓(136)에 의해 둘러싸인 19개의 개별 복합(예를 들어, 금속 매트릭스 복합) 와이어(134)의 코어(132)일 수 있다. 유사하게, 도 4에 도시된 바와 같이, 많은 대안 중 하나로서, 본 발명에 따른 가공 전력 전송 케이블(140)은 21개의 개별 금속(알루미늄 또는 알루미늄 합금) 와이어(148)의 자켓(146)에 의해 둘러싸인 37개의 개별 복합(예를 들어, 금속 매트릭스 복합) 와이어(144)의 코어(142)일 수 있다.
도 5는 꼬인 케이블(80)의 또 다른 예시적인 실시 형태를 도시한다. 이러한 실시 형태에서, 꼬인 케이블은 중심 복합(예를 들어, 금속 매트릭스 복합) 와이어(81A) 및 중심 복합(예를 들어, 금속 매트릭스 복합) 와이어(81A) 둘레에 나선형으로 권취된 복합(예를 들어, 금속 매트릭스 복합) 와이어의 제1 층(82A)을 포함한다. 이러한 실시 형태는 제1 층(82A) 둘레에 나선형으로 꼬인 복합(예를 들어, 금속 매트릭스 복합) 와이어(81)의 제2 층(82B)을 추가로 포함한다. 임의의 적합한 개수의 복합(예를 들어, 금속 매트릭스 복합) 와이어(81)가 임의의 층으로 포함될 수 있다. 또한, 2개 초과의 층이 필요한 경우 꼬인 케이블(80) 내에 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 케이블은 비피복 케이블(bare cable)로서 사용될 수 있거나, 더 큰 직경의 케이블의 코어로서 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 케이블은 복수의 와이어 둘레에서 유지 수단을 구비한 복수의 와이어의 꼬인 케이블일 수 있다. 유지 수단은 접착제 또는 결합제를 갖거나 갖지 않은 테이프 오버랩(overwrap) (예를 들어, 도 5에 도시된 테이프 오버랩(83) 참조)일 수 있다.
본 발명에 따른 꼬인 케이블은 많은 용도에서 유용하다. 그러한 꼬인 케이블은 그의 낮은 중량, 높은 강도, 양호한 전기 전도성, 낮은 열 팽창 계수, 높은 사용 온도, 및 내부식성의 조합으로 인해 가공 전력 전송 케이블에서 사용하기에 특히 바람직한 것으로 여겨진다.
그러한 전송 케이블의 예시적인 일 실시 형태의 단부도가 도 6에서 전송 케이블(90)로서 도시되어 있다. 전송 케이블(90)은 본 명세서에서 설명된 임의의 꼬인 코어일 수 있는 코어(91)를 포함한다. 전력 전송 케이블(90)은 또한 꼬인 코어(91) 둘레에 적어도 하나의 도체 층을 포함한다. 도시된 바와 같이, 전력 전송 케이블은 2개의 도체 층(93A, 93B)을 포함한다. 더 많은 도체 층이 필요에 따라 사용될 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 각각의 도체 층은 복수의 도체 와이어를 포함한다. 도체 와이어용으로 적합한 재료는 알루미늄 및 알루미늄 합금을 포함한다. 도체 와이어는 당업계에 알려진 바와 같은 적합한 케이블 스트랜딩 장비에 의해 꼬인 코어(91) 둘레에서 꼬일 수 있다.
꼬인 케이블이 최종 물품 자체로서 사용되거나, 중간 물품 또는 상이한 후속 물품 내의 구성요소로서 사용되는 다른 응용에서, 꼬인 케이블은 복수의 금속 매트릭스 복합 와이어(81) 둘레에 전력 도체 층이 없는 것이 바람직하다.
복합 와이어로부터 제조된 케이블에 관한 추가의 세부 사항은, 예를 들어 미국 특허 제6,180,232호(맥컬로우 등)호, 제6,245,425호(맥컬로우 등), 제6,329,056호(디브 등), 제6,336,495호(맥컬로우 등), 제6,344,270호(맥컬로우 등), 제6,447,927호(맥컬로우 등), 제6,460,597호(맥컬로우 등), 제6,485,796호(카펜터 등), 제6,544,645호(맥컬로우 등), 제6,559,385호(존슨 등), 제6,692,842호(맥컬로우 등), 제6,723,451호(맥컬로우 등), 제6,796,365호(맥컬로우 등), 제6,913,838호(맥컬로우 등), 제7,093,416호(존슨 등), 및 제7,131,308호(맥컬로우 등); 2005년 8월 18일자로 공개된 미국 특허 출원 공개 제2005/0181228-A1호, 2006년 5월 18일자로 공개된 미국 특허 출원 공개 제2006/0102377-A1호, 및 2006년 5월 18일자로 공개된 미국 특허 출원 공개 제2006/0102378-A1호; 2003년 3월 31일자로 출원된 미국 특허 출원 제10/403,643호, 2005년 12월 23일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/317,608호, 2005년 12월 23일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/318,368호, 및 2004년 6월 17일자로 출원된 미국 특허 출원 제10/870,262호; 및 1996년 5월 21일자로 공개된 PCT 출원 공개 WO 97/00976호, 2003년 11월 6일자로 공개된 WO 2003/091008A호, 및 2005년 5월 6일자로 공개된 WO 2005/040017A호에 개시되어 있다. 케이블을 포함하는 알루미늄 매트릭스 복합재가 또한, 예를 들어 쓰리엠 컴퍼니로부터 "795 kcmil ACCR"이라는 상표명으로 입수가능하다.
본 발명의 이점 및 실시 형태는 다음의 실시예에 의해 추가로 예시되지만, 이러한 실시예에서 언급되는 특정 재료 및 그의 양과 기타 조건 및 세부 사항은 본 발명을 과도하게 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 모든 부 및 비율은 달리 표시되지 않는 한 중량 기준이다.
실 시 예
실시예 1
실시예 1에 대한 와이어를 다음과 같이 제조하였다. 와이어를 도 7에 도시된 장치(60)를 사용하여 제조하였다. (미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니에 의해 "넥스텔 610"이라는 상표명으로 시판되는) 10,000 데니어 알파 알루미나 섬유의 7개의 단선을 공급 스풀(62)로부터 공급하고, 원형 다발로 평행하게 하고(collimated), 1100℃로 가열된 3 미터 (9.8 피트) 길이의 알루미나 튜브(63)를 통해 549 ㎝/분 (216 in./분)으로 통과시킴으로써 열 세척(heat-cleaned)하였다. 이어서, 열 세척된 섬유(61)를 진공 챔버(64) 내에서 소기시키고 나서, (미국 펜실베니아주 피츠버그 소재의 벡 알루미늄 컴퍼니.(Beck Aluminum Co.)로부터 입수한) 금속 알루미늄(99.99% Al) 매트릭스 재료의 용융물(용융된 금속)(75)을 함유하는 도가니(crucible, 65)로 진입시켰다. 섬유를 캐터필러(70)에 의해 공급 스풀(62)로부터 당겼다. 초음파 프로브(66, 66A)를 섬유 주변의 용융물(75) 내에 위치시켜서, 용융물(75)을 섬유(61)의 단선 내로 침윤시키는 것을 보조하였다. 와이어(71)의 용융된 금속을, 출구 다이(68)를 통해 도가니(65)를 빠져 나온 후에 냉각 및 고화시켰지만, 일부 냉각은 와이어(71)가 도가니(65)를 완전히 빠져 나오기 전에 발생할 수 있었다. 또한, 와이어(71)의 냉각은 분 당 160 리터의 유량으로 와이어(71) 상에 충돌하는, 냉각 장치(69)를 통해 송출되는 공기 스트림에 의해 향상시켰다. 와이어(71)를 스풀(72) 상으로 수집하였다.
섬유(61)를 용융물(75)로 진입시키기 전에 소기시켰다. 진공 챔버 내의 압력은 약 27 ㎩ (200 밀리토르)였다. 진공 시스템(64)은 섬유(61)의 다발의 직경과 정합하도록 크기가 결정된 25 ㎝ 길이의 알루미나 진입 튜브를 구비하였다. 진공 챔버(64)는 21 ㎝ 길이 및 10 ㎝ 직경이었다. 진공 펌프의 용량은 0.37 ㎥/분이었다. 소기된 섬유(61)를 금속 조를 관통하는 진공 시스템(64) 상의 튜브를 통해 용융물(75) 내로 삽입하였다(즉, 소기된 섬유(61)는 용융물(75) 내로 도입될 때 진공 하에 있었다). 출구 튜브의 내경은 섬유 다발(61)의 직경과 정합하였다. 출구 튜브의 일부를 용융된 금속 내에서 3 ㎜ (0.125 인치)의 깊이로 침지시켰다.
섬유(61) 내로의 용융된 금속(75)의 침윤은 진동 혼(vibrating horn, 66, 66A)의 사용에 의해 향상시켰으며, 이 혼은 19.8 ㎝ (7.8 인치) 이격되고 용융된 금속(75) 내로 3.2 ㎝ (1.25 인치)에 배치되어 혼은 섬유(61)에 매우 근접하게 있었다. 혼(66, 66A)을 19.7 ㎑에서, 그리고 0.018 ㎜ (0.0007 인치)의 공기 중의 진폭으로 진동하도록 구동시켰다. 혼(66, 66A)을 (미국 일리노이주 시카고 소재의 티타늄 인더스트리즈(Titanium Industries)로부터의 31.8 ㎜ (1.25 인치) 직경의 티타늄 Ti6-4 로드 스톡(rod stock)으로부터 가공된) 티타늄 도파관에, 다른 티타늄 도파관(즉, 4개의 티타늄 도파관이 사용되었음)에 끼워진 열 수축부를 거쳐 연결시켰으며, 이 도파관 각각(즉, 후자의 2개의 티타늄 도파관)은 이어서 초음파 부스터(ultrasonic booster) (즉, 2개의 초음파 부스터가 있음)에 연결되고, 이 부스터는 이어서 트랜스듀서(transducer) (즉, 2개의 트랜스듀서가 있음; 초음파 부스터 및 초음파 트랜스듀서는 미국 코네티컷주 댄버리 소재의 소닉스 앤드 머티리얼즈(Sonics & Materials)로부터 입수함)에 연결시켰다.
섬유(61)는 섬유 중심선에 대해 혼 팁의 1.3 ㎜ 내에 있었다. 혼 팁은 질화규소 및 알루미나의 혼합물("시알론"(SIALON); 미국 오하이오주 블랭체스터 소재의 콘솔리데이티드 세라믹스(Consolidated Ceramics)로부터 입수함)로 제조하였다. 세라믹 혼 팁을 30.5 ㎝ (12 인치) 길이 및 2.5 ㎝ (1 인치) 직경의 실린더 내로 끼웠다. 세라믹 혼 팁은 교차 해칭된(cross-hatched) 90°"V" 홈(0.25 ㎝ (0.1 인치)의 중심 대 중심 거리에서, 0.5 ㎜ (0.020 인치) 깊이)으로 격자 형성하였다. 실린더를 그의 길이를 변경함으로써 19.7 ㎑의 원하는 진동 주파수로 조절하였다.
용융된 금속(75)을 침윤 이전에 탈기시켰다(예를 들어, 용융된 금속 내에 용해된 기체(예컨대, 수소)의 양을 감소시킴). (미국 일리노이주 시카고 소재의 브루문드 파운드리, 인크.(Brumund Foundry, Inc)로부터 입수한) 휴대용 회전식 탈기 유닛을 사용하였다. 사용된 기체는 아르곤이었고, 아르곤 유량은 분 당 1.05 리터였고, 속도는 분 당 50 리터로 설정된 모터에 대한 공기 유량에 의해 제공하였으며, 지속 시간은 60분이었다.
질화규소 출구 다이(68)를 원하는 와이어 직경을 제공하도록 구성하였다. 출구 다이의 내경은 2.08 ㎜ (0.082 인치)였다.
꼬인 코어를 캐나다 몬트리올 소재의 와이어 로프 컴퍼니(Wire Rope Company)의 스트랜딩 장비 상에서 꼬았다. 케이블은 중앙에 하나의 와이어, 좌선성 배치의 제1 층 내의 6개의 와이어, 및 그 다음 우선성 배치의 제2 (외부) 층 내의 12개의 와이어를 가졌다. 함께 나선형으로 권취되기 전에, 개별 와이어들을 분리된 보빈(bobbin)들 상에 제공하였고, 이를 이어서 스트랜딩 장비의 2개의 모터 구동식 캐리지 내에 배치하였다. 제1 캐리지는 최종 꼬인 케이블의 제1 층을 위한 6개의 보빈을 유지하였고, 제2 캐리지는 꼬인 케이블의 제2 층을 위한 12개의 보빈을 유지하였다. 각각의 층의 와이어들을 캐리지의 출구에서 모아서, 선행 와이어 또는 층 위에 배열하였다. 케이블 꼬임 공정 중에, 중심 와이어를 캐리지의 중심을 통해 당겼고, 각각의 캐리지는 꼬인 케이블에 하나의 층을 추가하였다. 각각의 층 내에 추가된 개별 와이어들을 모터 구동식 캐리지에 의해 케이블의 중심 축 둘레로 회전시키면서, 그들 각각의 보빈으로부터 동시에 당겼다. 그 결과 나선형으로 꼬인 코어가 되었다.
꼬인 코어를 종래의 테이핑 장비(미국 뉴저지주 패터슨 소재의 왓슨 머신 인터내셔널(Watson Machine International)로부터의 모델 300 콘센트릭 테이핑 헤드(Concentric Taping Head))를 사용하여 접착 테이프로 감쌌다. 테이프 배킹은 유리섬유를 갖는 알루미늄 호일 테이프였고, (미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 "호일/글래스 클로쓰 테이프(FOIL/GLASS CLOTH TAPE) 363"이라는 상표명으로 입수한) 감압 실리콘 접착제를 가졌다. 테이프의 총 두께는 0.18 ㎜ (0.0072 인치)였다. 테이프는 1.90 ㎝ (0.75 인치) 폭이었다.
최종 코어의 직경은 공칭적으로 10.4 ± 0.25 ㎜ (0.410 ± 0.01 인치)였고, 꼬인 층의 배치 길이는 공칭적으로 제1 층에 대한 좌선성 배치에서 41.1 ㎝(16.2 인치) 및 제2 (외부) 층에 대한 우선성 배치에서 68.8 ㎝ (27.1 인치)였다.
알루미늄 합금 와이어를 벨기에 헤믹셈 소재의 라미필 엔.브이.(Lamifil N.V.)로부터 "ZTAL"이라는 상표명으로 입수한, 알루미늄/지르코늄 로드(9.8 ㎜ (0.386 인치) 직경)로부터 제조하였다. 최소 특성 요건은 120.0 ㎫ (17,400 psi)의 인장 강도, 10.0%의 연신율, 및 60.5% IACS의 전기 전도성에 대한 것이다. 로드를 당업계에 알려진 바와 같이 5개의 다이를 사용하여 실온에서 인발하였다. (미국 일리노이주 버 리지 소재의 브론슨 앤드 브래튼(Bronson & Bratton)으로부터 입수한) 인발 다이는 탄화텅스텐으로 제조되었고, 입수 당시에(as-received) 고도로 연마된 다이 표면을 가졌다. 탄화텅스텐 다이의 기하학적 형상은 60°진입각, 16-18°축소각, 다이 직경의 30%인 베어링 길이, 및 60°후방 릴리프각을 가졌다. 다이를 인발 오일을 사용하여 윤활 및 냉각시켰다. 인발 시스템은 40-50℃ 범위로 설정된 온도에서, 다이 당 분 당 60-100 리터 범위로 설정된 유량으로 오일을 송출하였다.
그 후, 이러한 와이어를 보빈 상으로 권취하였다. 각각의 6개의 공급 원료 로드로부터 제조되어 생성된 와이어의 다양한 특성이 아래의 표 2에 나열되어 있다.
표 2
도르래 시험을 위해 사용한 케이블을 표 2에서 언급된 6개의 상이한 와이어로부터의 와이어를 사용하여, 8개 케이블의 배치(batch)로서 제조하였다. 스트랜딩 장비 내에 장착된 26개의 보빈, 제1 내부 층을 꼬기 위한 10개의 와이어, 제2 외부 층을 꼬기 위한 16개의 와이어가 있었고, 와이어를 "샘플링된 보빈"인, 시험을 위한 이들의 하위 세트로부터 취하였다.
케이블은 종래의 유성 스트랜딩 기계와 코어 및 (내부 및 외부) 와이어를 사용하여, 캐나다 사스캐체완 웨이번 소재의 넥산스(Nexans)에 의해 제조되었다. 케이블을 제조하기 위한 장치(180)의 개략도가 도 8, 도 8A 및 도 8B에 도시되어 있다.
코어의 스풀(181)을 종래의 유성 스트랜딩 기계(180)의 헤드에 제공하였고, 스풀(181)은 장력이 제동 시스템을 거쳐 가해질 수 있는 상태에서, 자유롭게 회전하였다. 풀림 중에 코어에 가해지는 장력은 45 ㎏ (100 lbs.)이었다. 코어를 실온(약 23℃ (73℉))에서 투입하였다. 코어를 보빈 캐리지(182, 183)의 중심을 통해, 폐쇄 다이(184, 185)를 통해, 캡스턴 휠(capstan wheel, 186) 둘레에 감아서, 종래의 권취 스풀(152 ㎝ (60 인치) 직경)(187)에 부착하였다.
외부 꼬임 층의 인가 이전에, 개별 와이어를 스트랜딩 장비의 다수의 모터 구동식 캐리지(182, 183) 내에 위치된 분리된 보빈(188A, 188B)들 상에 제공하였다. 보빈(188A, 188B)으로부터 와이어(89)를 당기기 위해 요구되는 장력의 범위는 11-14 ㎏ (25-30 lbs.) 범위로 설정하였다. 꼬임 스테이션은 캐리지 및 폐쇄 다이로 구성된다. 각각의 꼬임 스테이션에서, 각각의 층의 와이어(189A, 189B)를 각각 폐쇄 다이(184, 185)에서의 각각의 캐리지의 출구에서 모아서, 각각 중심 와이어 또는 선행 층 위에 배열하였다. 따라서, 코어는 2개의 꼬임 스테이션을 통과하였다. 제1 스테이션에서, 10개의 와이어를 좌선성 배치로 코어 위에서 꼬았다. 제2 스테이션에서, 16개의 와이어를 우선성 배치로 선행 층 위에서 꼬았다.
코어 재료 및 주어진 층에 대한 와이어를 적용 가능할 경우 폐쇄 다이(184, 185)를 거쳐 접촉시켰다. 폐쇄 다이는 실린더(도 8A 및 도 8B 참조)였고, 볼트를 사용하여 정위치에 유지되었다. 다이는 나일론으로 제조되었고, 완전히 폐쇄될 수 있었다.
최종 케이블을 캡스턴 휠(186)을 통과시켰고, 궁극적으로 (107 ㎝ 직경 (42 인치)) 권취 스풀(187) 상으로 권취하였다.
내부 층은 19.3 ㎜ (0.760 인치)의 외부 층 직경, 27.4 ㎝ (10.8 인치)의 좌선성 배치로 422 ㎏/km (283.2 lbs./kft.)의 내부 층의 단위길이 당 질량을 갖는 10개의 와이어로 구성하였다. 내부 층용의 (나일론으로 제조된) 폐쇄 블록은 19.3 ㎜ (0.760 인치)의 내경으로 설정하였다. 따라서, 폐쇄 블록은 케이블 직경과 정확히 동일한 직경으로 설정되었다.
외부 층은 28.1 ㎜ (1.106 인치)의 외부 층 직경, 30 ㎝ (11.8 인치)의 우선성 배치로 691.0 ㎏/km (463.1 lbs./kft.)의 외부 알루미늄 층의 단위길이 당 질량을 갖는 16개의 와이어로 구성하였다. 알루미늄 합금 와이어의 단위길이 당 총 질량은 1109 ㎏/km (743.6 lbs./kft.)였고, 코어의 단위길이 당 총 질량은 229.0 ㎏/km (153.5 lbs./kft.)였으며, 단위길이 당 총 도체 질량은 1342 ㎏/km (899.8 lbs./kft.)였다. 외부 층용의 (나일론으로 제조된) 폐쇄 블록은 28 ㎜ (1.1 인치)의 내경으로 설정하였다. 따라서, 폐쇄 블록은 최종 케이블 직경과 정확히 동일한 직경으로 설정되었다.
(풀림 보빈에서의) 내부 와이어 및 외부 와이어 장력은 (미국 일리노이주 시카고 소재의 맥매스터-카드(McMaster-Card)로부터 입수한) 휴대형 힘 게이지를 사용하여 측정하였고 13.5-15 ㎏ (29-33 lbs.) 범위로 설정하였으며, 코어 풀림 장력은 약 90 ㎏ (198 lbs.)에서 보빈과 동일한 측정 방법을 사용하여 브레이크(brake)에 의해 설정하였다. 또한, 스트레이트너(straightener)는 사용하지 않았으며, 케이블을 감았다. 코어를 실온(약 23℃ (73℉))에서 투입하였다.
도 9를 참조하면, 시험 고정구(200)를 다음의 시험 방법을 사용하여 생성된 도체 케이블(202)을 시험하기 위해 이용하였다. 도체 케이블(202)의 12.2 미터 (40 피트) 섹션을 바닥 상에서 직선으로 배치하였다. (미국 사우스 캐롤라이나주 스펜서 소재의 월 인더스트리즈(Wall Industries)로부터 "유니라인"(UNILINE)이라는 상표명으로 입수한) 저 연신 로프(204)의 하나의 49 미터 (160 피트) 부분을 (도시 안된) 당김 그립을 사용하여 도체 케이블(202)의 각각의 단부에 부착하여, 61 미터 (200 피트) 루프를 형성하였다. 특히, 저 연신 로프의 각각의 단부에, 와이어 메시 그립을 설치하였고, 도체 케이블 섹션의 각각의 단부에, 와이어 메시 그립을 부착하였다. 로프(204) 및 도체 케이블(202)의 단부들에서의 와이어 메시 그립의 루프들을 (도시 안된) 스위블 커플링(swivel coupling)을 사용하여 모아서 서로 부착하였다. 그 후, 루프의 도체 케이블 섹션을 절반으로 절단하여, (미국 오하이오주 클리브랜드 소재의 프리폼드 라인 프로덕츠로부터 "서몰라인"이라는 상표명의 부품 번호 TLSP-795로 입수한) 가요성, 완전 인장 스플라이스(206)로 재연결하였다. 스플라이스(206)의 단부들을 스플라이스(206)의 로드가 도르래(214) 상에 포착되는 것을 방지하기 위해 테이핑하였다.
그 후, 저 연신 로프(204), 도체 케이블(202) 및 스플라이스(206)의 결과적인 루프를 시험 고정구(200) 상에 설치하였다. 시험 고정구(200)는 3개의 도르래, 로프(204), 도체 케이블(202) 및 스플라이스(206)의 루프를 화살표에 의해 표시된 방향으로 구동하기 위한 제1 고정 구동 도르래(210), 루프에 힘(F)을 가하기 위한 제2 가변 장력 도르래(212), 및 로드셀(load cell, 216)이 장착된 제3 도르래(214)로 구성하였다. 제1 고정 구동 도르래(210)는 직경이 140 ㎝ (55 인치)였고, 제2 가변 장력 도르래(212)는 직경이 140 ㎝ (55 인치)였으며, 제3 도르래(214)는 직경이 92 ㎝ (36 인치)였다. 도체 케이블(202) 및 스플라이스(206)를 16.3% 내지 17.3% 범위의 % RBS 장력에서 18.7도의 꺾임각(θ)으로 제3 도르래(214)를 거쳐 당겼다.
꺾임각(θ)은 제2 도르래(212)의 위치를 변화시킴으로써 또는 로프(204), 도체 케이블(202) 및 스플라이스(204)의 루프의 길이를 조정함으로써 설정하였다. 예상 꺾임각을 현장에서 설정하였고, 실제 꺾임각을 시험 고정구(200)의 디지털 사진의 화상 처리에 의해 이후에 정확하게 측정하였다. 루프의 % RBS 장력(T)은 방정식 T = R/2sin(θ/2)를 사용하여 로드셀(216)에 의해 측정된 합력(R)을 사용하여 모니터링하였다. 시험 중에, % RBS 장력은 루프의 연신으로 인해 변동되었고, 시험 중에 제2 도르래(212)에 의해 조정하였다.
도체 케이블(202) 및 스플라이스(206)는 도체 케이블(202) 및 스플라이스(206)를 제3 도르래(214)를 거쳐 당기고, 도체 케이블(202) 및 스플라이스(206)를 제1 또는 제2 도르래(210, 212)를 거쳐 통과하기 전에 정지시키고, 그 다음 로프(204), 도체 케이블(202) 및 스플라이스(206)의 루프에 대한 장력을 제거하고, 루프를 재설정함으로써 제3 도르래(214)를 거쳐 순환시켰다. 순환 중에, 시험 조작자는 복합 와이어 코어 파단을 나타내는 "클릭"과 같은 임의의 음향 잡음에 주의하였다. 도체 케이블(202) 및 스플라이스(206)의 제3 도르래(214)를 거친 20회 사이클 후에, 도체 케이블(202) 및 스플라이스(206)를 분해하였고, 도체 케이블을 손상에 대해 시각적으로 검사하였다. 와이어의 시각적 검사에서 유의한 손상은 없는 것으로 나타났다. 추가로, 스플라이스(206)는 뒤틀림 또는 영구적인 변형의 징후를 보이지 않았다. 클릭음 또는 다른 가청 신호 중 어느 것도 관찰되지 않았다. 따라서, 케이블 또는 스플라이스에 대한 유의한 손상은 없는 것으로 결론지었다.
실시예 2
실시예 2에 대해, 제3 도르래(214)가 45도 원호를 따라 배치된 6개의 18 ㎝ (7 인치) 직경 도르래의 롤러 어레이로서 152 ㎝ (60 인치)의 총 유효 반경을 형성하였으며 시험을 29.6도의 꺾임각(θ) 및 9.7% 내지 11% 범위의 % RBS 장력에서 수행한 것을 제외하고는, 실시예 1에서 설명한 절차를 따랐다. 제3 도르래(214)를 거친 3회의 사이클 후에, 도체 케이블(202) 및 스플라이스(206)를 분해하였고, 도체 케이블 와이어를 손상에 대해 시각적으로 검사하였다. 클릭음 또는 다른 가청 신호는 관찰되지 않았다. 와이어의 시각적 검사에서 유의한 손상은 없는 것으로 나타났다. 추가로, 스플라이스(206)는 뒤틀림 또는 영구적인 변형의 징후를 보이지 않았다. 따라서, 케이블 또는 스플라이스에 대한 유의한 손상은 없는 것으로 결론지었다.
실시예 3
실시예 3에 대해, 제3 도르래(214)가 6개의 18 ㎝ (7 인치) 직경 도르래의 동일한 롤러 어레이였으며, 시험을 33.8도의 꺾임각 및 16.6% 내지 17.4% 범위의 % RBS 장력에서 수행한 것을 제외하고는, 실시예 2에서 설명된 절차를 따랐다. 제3 도르래(214)를 거친 3회의 사이클 후에, 도체 케이블(202) 및 스플라이스(206)를 분해하였고, 도체 케이블 와이어를 손상에 대해 시각적으로 검사하였다. 클릭음 또는 다른 가청 신호는 관찰되지 않았다. 와이어의 시각적 검사에서 유의한 손상은 없는 것으로 나타났다. 추가로, 스플라이스(206)는 뒤틀림 또는 영구적인 변형의 징후를 보이지 않았다. 따라서, 케이블 또는 스플라이스에 대한 유의한 손상은 없는 것으로 결론지었다.
실시예 4
실시예 4에 대해, 제3 도르래(214)가 6개의 18 ㎝ (7 인치) 직경 도르래의 동일한 롤러 어레이였으며, 시험을 39도의 꺾임각 및 10.1% 내지 10.6% 범위의 % RBS 장력에서 수행한 것을 제외하고는, 실시예 2에서 설명된 절차를 따랐다. 제3 도르래를 거친 3회의 사이클 후에, 도체 케이블(202) 및 스플라이스(206)를 분해하였고, 도체 케이블 와이어를 손상에 대해 시각적으로 검사하였다. 클릭음 또는 다른 가청 신호는 관찰되지 않았다. 와이어의 시각적 검사에서 유의한 손상은 없는 것으로 나타났다. 추가로, 스플라이스(206)는 뒤틀림 또는 영구적인 변형의 징후를 보이지 않았다. 따라서, 케이블 또는 스플라이스에 대한 유의한 손상은 없는 것으로 결론지었다.
비교예 A
비교예 A에 대해, 제3 도르래(214)가 직경이 71 ㎝ (28 인치)였으며, 시험을 33도의 꺾임각 및 8.7% 내지 10.1% 범위의 % RBS 장력에서 수행한 것을 제외하고는, 실시예 1에서 설명된 절차를 따랐다. 추가로, 스플라이스를 적용하지 않았고, 도체 케이블 섹션은 연속적이었다. 또한, 루프는 각각의 사이클 후에 하중을 제거하여 역전시키지 않고, 시험 장력 하에서 전체 루프 둘레에서 연속적으로 구동하였다. 제1 사이클 후에, 도체 케이블(202)이 도체 케이블(202)의 후단부 상의 와이어 메시 그립의 영역 내에서 제3 도르래(214)를 떠날 때, 가청 "클릭"이 들렸다. 시험은 5회 사이클 후에 정지시켰다. 제3 도르래(214)를 거친 5회 사이클 후에, 도체 케이블(202)을 분해하였고, 도체 케이블 와이어를 손상에 대해 시각적으로 검사하였다. 와이어의 시각적 검사에서 도체 케이블(202)의 후단부측 상의 도체 케이블(202)로부터 와이어 메시 그립으로의 전이부에서 하나의 파단된 코어 와이어가 있는 것으로 나타났다. 잔여 와이어는 손상되지 않았으며, 다른 유의한 손상은 나타나지 않았다. 따라서, 와이어 메시 그립의 존재로 인해 도체 케이블(202)에 대한 유의한 손상이 있는 것으로 결론지었다.
비교예 B
비교예 B에 대해, 제3 도르래(214)는 직경이 71 ㎝ (28 인치)로 동일하였지만, 시험을 33도의 꺾임각 및 7.3% 내지 7.9% 범위의 % RBS 장력에서 수행한 것을 제외하고는, 비교예 A에서 설명된 절차를 따랐다. 제3 도르래(214)를 거친 20회 사이클 후에, 도체 케이블(202)을 분해하였고, 도체 케이블 와이어를 손상에 대해 시각적으로 검사하였다. 클릭음 또는 다른 가청 신호는 관찰되지 않았다. 와이어의 시각적 검사에서 유의한 손상은 없는 것으로 나타났다. 따라서, 도체 케이블(202)에 대한 유의한 손상은 없는 것으로 결론지었다.
구체적인 실시 형태가 본 명세서에서 도시되고 설명되었지만, 다양한 대안 및/또는 동등한 구현예가, 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이, 도시되고 설명된 구체적인 실시 형태를 대체할 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. 본 출원은 본 명세서에서 논의된 구체적인 실시 형태의 모든 개작 또는 변형을 포함하도록 의도된다. 그러므로, 본 발명은 청구의 범위 및 그의 균등물에 의해서만 제한되도록 의도된다.