KR100622360B1 - 마멸 손상을 감소시키기 위한 릴리프를 구비한 페룰 - Google Patents

Abstract

2개의 페룰을 구비하는 관 이음매 조립체에 있어서, 고도로 국부화된 하중, 마멸 손상(galling) 및 높은 토크력은, 전방 페룰과 구동 너트 사이에서 작용하는 반응력을 재배향시키도록 후방 페룰의 적절한 변형을 통해 개괄적으로 제거 혹은 현저히 감소되었다. 후방 페룰(22')은 관 단부를 밀접하게 에워싸는 원통형의 내벽을 구비하고, 상기 원통형의 내벽에는 후방 페룰의 후방 벽(28')과 노즈부(52) 사이에 배치되는 원주 방향으로 연속하는 반경 방향의 홈부(40)가 마련되어 있다. 후방 페룰은 또한 거의 원추형이고 반경 방향으로 연장하는 외벽(50)을 구비하는데, 이 외벽의 형상은 후방 페룰의 플랜지(26) 혹은 확대된 직경부를 향해 반경 방향 외측으로 연장하도록 되어 있다. 상기 후방 페룰은 또한 구동 너트의 구동면과 맞물리는 페룰의 후방 피구동면상에 있는 윤곽을 갖는 면을 더 포함한다.

Description

마멸 손상을 감소시키기 위한 릴리프를 구비한 페룰{FERRULE WITH RELIEF TO REDUCE GALLING}

본 발명은 페룰(ferrule: 파이프 등의 접합, 보강용) 타입의 관 이음매(fitting)에 관한 것이다. 보다 구체적으로 말하면, 본 발명은 후방 페룰이 대응하는 너트의 회전에 요구되는 토크를 감소시키고, 또한 후방 페룰과 구동 너트의 내면간의 마멸 손상(galling)을 감소시키도록 되어 있는 2개의 페룰의 이음매에 관한 것이다.

관이음을 위해 종래부터 널리 사용되어 온 2개의 페룰이 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있다. 도 1a는 최종 체결의 준비 단계로서 손가락으로 체결한 위치에 있는 이음매의 구성 요소들을 도시하고, 도 1b는 최종 체결 이후의 이음매를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 이음매는 본체(10)를 포함하며, 이 본체에는 관 단부(13)를 수납하기 위해 카운터 보어(counterbore)가 마련된 원통형 개구(12)를 구비한다. 경사지고 절두된 원추형의 캠 마우스(mouth:14)는 상기 카운터 보어의 축방향 외측 단부에 배치된다. 매끄럽고 원통형의 내벽(18)을 구비하는 전방 페룰(16)은 관에 밀착되게 수납된다. 전방 페룰은 캠 마우스에 수납될 절두된 원추형의 외면(20)을 구비한다.

전방 페룰(16)과 협동하고 그로부터 축방향 외측으로 배치된 후방 페룰(22)은 도면에 도시된 바와 같이 경사 단부면(28)이 마련된 후방 플랜지(26)와 경사진 노즈부(nose ; 24)를 구비하는 것으로 형성되어 있다. 상기 경사진 노즈부는 전방 페룰의 후방면에 있는 경사진 캠 표면으로 유입된다.

상기 페룰(16, 22)은 본체에 나사 체결된 구동 너트 부재(30)에 의해 에워싸여 있다. 이음매의 조립 및 체결 동안, 이 너트의 내측 단부면, 플랜지 혹은 쇼울더(shoulder:32)는, 후방 페룰의 후방 벽에 반발하게 작용하여 도 1b에 도시된 완전한 맞물림 위치로 상기 페룰들을 전방으로 구동시키게 된다.

후방 페룰의 소경부 혹은 노즈부는 이것이 이음매의 조립 동안 가소적으로 변하는 것 같은 치수를 갖는다. 이러한 작용은 관의 외벽이 강하게 파지되어 맞물리게 해주기 때문에 바람직하다. 노즈부의 두께는, 후방 페룰이 너무 심하게 변형할 만큼 감소되어서는 안되며, 후방 페룰만이 적절하게 관의 외벽을 파지할 수 있을 만큼 감소되어야 한다. 다시 말해서, 2개의 페룰 조립체가 파지 및 밀봉 능력을 발휘하여 실용적으로 사용할 수 있도록 상기 후방 페룰 및 후방 페룰 모두가 바람직하게 변형되어야 한다. 반면에, 후방 페룰의 노즈부의 두께는, 전체 구조가 너무 빡빡하게 되어 후방 페룰의 변형이 부적절하게 될 정도로 확장되어서는 안된다.

따라서, 당업자들에게는, 후방 페룰의 노즈부의 예정된 벽 두께가 관을 적절하게 파지할 수 있을 정도로 되어야 하고, 또한 관의 파지 및 밀봉과 관련한 설정 목표를 달성할 수 있도록 전방 페룰과 협동하여야 된다는 것이 잘 알려져 있다.

또한, 유체계(fluid system)의 조작자는, 시스템의 정격(定格) 압력에 적절한 배수 만큼 시스템을 압축시켜, 생산 작업을 시작하기 전에 시스템을 검사하여야 하는 것도 공지되어 있다. 이러한 방법에 따르면, 조작자는 유체계의 밀봉, 즉 누설이 있는지의 여부를 쉽게 검출할 수 있다. 이로부터, 제조업자는 후방 페룰의 노즈부가 높은 테스트 압력에서 어떠한 추가의 가소성 변형이 일어나지 않는 이음매를 제공할 수 있게 된다. 따라서, 높은 테스트 압력은 바람직한 정도의 노즈부 변형을 달성하여 전방 페룰과 후방 페룰이 관의 외벽에 적절하게 파지 및 밀봉 가능하게 되도록 후방 페룰의 노즈부의 원하는 벽 두께를 결정하기 위해 사용된다.

또한, 구동 너트의 내측 단부면과 후방 페룰의 후방 벽 사이에서 맞물리는 구동면 영역에서, 구동 너트의 마멸 손상이 가끔씩 일어나는 것도 발견되었다. 분석에 의하면, 전방 페룰과 후방 페룰 사이에서 발생하는 축방향의 스러스트 혹은 견인력은 이음매의 축과 거의 평행하다고 믿어지고 있다. 이러한 축방향의 스러스트는 후방 페룰의 후방 코너 영역이 너트의 내측 구동면에서, 특히 국부적인 영역에서 견인력을 선택적으로 집중시켜 마멸 손상을 가져온다. 또한, 이것은 마멸 손상이 존재하지 않을 경우에도 조립 중에 겪게될 너트의 토크력을 현저하게 증가시킨다. 따라서, 이러한 스러스트력이, 생성되는 마멸 손상 및 높은 토크력을 수반하는 높은 국부적인 부하를 가져오지 않도록 하는 구조를 제공하는 것이 요구된다.

본 발명의 일실시예에 따른 관 이음매는, 관의 단부를 수납하기 위한 원통형 보어(bore)를 구비하며 이 원통형 보어의 일단부에 경사진 마우스가 마련되어 있는 이음매 본체와, 상기 이음매 본체와 나사 체결되어 페룰 구동면을 구비하는 구동 부재와, 상기 이음매 본체의 경사진 마우스로 연장하는 경사진 제1 단부와 이 제1 단부를 향해 축방향으로 연장하는 경사진 홈부가 마련된 제2 단부를 구비하는 제1 페룰과, 원통형의 내벽, 상기 제1 페룰의 경사진 홈부로 연장하는 경사진 제1 단부를 지니고 구동 부재의 페룰 구동면과 맞물리는 제2 단부에 윤곽을 갖는 면을 구비하는 제2 페룰을 포함하며, 상기 제2 페룰의 내벽은 제2 페룰의 상기 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치된 원주 방향의 홈부를 구비하며, 상기 홈부 및 상기 윤곽을 갖는 면은 이음매가 조립될 때 상기 구동 부재의 구동면상에서의 힘 집중을 감소시키도록 되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 목적 및 장점은 첨부된 도면을 참조로 후술되는 상세한 설명을 고려하면 당업자들에게는 명확해 질 것이다.

본 발명은 소정의 구성 요소들 및 이들의 조합에 의해 구현될 수 있으며, 양호한 실시예와 이의 방법은 본 명세서 및 첨부 도면을 통해 상세히 설명될 것이다.

도 1a는 종래의 2개의 스웨이지형 이음매를 도시한 종단면도이며,

도 1b는 종래의 이음매가 조립된 상태로 있을 때, 도 1a의 원 내부를 도시한 확대도이고,

도 2는 후방 페룰을 통하는 반응력의 전달을 증대시키도록 설계되어 있는 개선된 후방 페룰을 수납하는 이음매를 변형시킨 것만 제외하고 상기 도 1a와 유사한 단면도이며,

도 3은 도 2의 원 내부를 확대 도시한 확대도이고,

도 4는 양호한 제1 실시예에 따른 후방 페룰을 부분적으로 절단 도시한 횡단면도이며,

도 5는 제2 실시예에 따른 후방 페룰을 도시한 도 4와 유사한 횡단면도이고,

도 6은 초기 조립 상태에 있을 때, 전방 페룰과 너트 사이에 위치하는 후방 페룰만을 특별히 도시한(즉, 유한 요소법에 따라 미소 등분하여 도시) 도 1a의 이음매의 횡단면도이며,

도 7은 조립된 상태에 있는 도 6의 이음매의 힘의 집중을 나타내는 도면이고,

도 8은 본 발명의 특징에 따라 개선된 후방 페룰을 포함하는 초기 조립 상태에 있는 이음매의 횡단면도(즉, 유한 요소법에 따라 미소 등분하여 도시)이며,

도 9는 조립된 상태에 있는 도 8의 이음매의 힘의 집중을 나타내는 도면이고,

도 10은 본 발명의 특징에 따라 개선된 후방 페룰을 포함하는 초기 조립 상태에 있는 이음매의 횡단면도(즉, 유한 요소법에 따라 미소 등분하여 도시)이며,

도 11은 조립된 상태에 있는 도 10의 이음매의 힘의 집중을 나타내는 도면이고,

도 12는 본 발명의 특징에 따라 개선된 후방 페룰을 포함하는 초기 조립 상태에 있는 이음매의 횡단면도(즉, 유한 요소법에 따라 미소 등분하여 도시)이며,

도 13은 조립된 상태에 있는 도 12의 이음매의 힘의 집중을 나타내는 도면이고,

도 14는 후방 페룰의 형태를 달리한 기하학 구조의 변형을 나타내는 표이며,

도 15는 본 발명의 변형례에 따라 2개의 페룰을 구비한 이음매의 횡단면도이고,

도 16은 도 15에 도시된 페룰의 일부를 확대 도시한 확대도이며,

도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 윤곽을 갖는 면이 마련되어 있는 후방 페룰의 부분 단면도이고,

도 18은 견인하기 이전에 전방 페룰과 구동 너트의 표면과의 맞물림 위치에 도시된 윤곽을 갖는 후방 페롤의 부분 단면도이며,

도 19는 힘의 분배를 나타내는 견인 상태로 있는 도 18의 실시예의 도면이고,

도 20은 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 부분 단면도이며,

도 21은 윤곽을 갖는 후방 페룰을 사용하지 않는 2개의 페룰의 이음매의 힘의 분배를 도시한 부분 단면도이고,

도 22는 원주 방향의 홈부가 마련되어 있는 후방 페룰의 또 다른 실시예를 도시한 단면도이다.

첨부 도면에는 본 발명의 양호한 실시예를 단지 예시를 위해 제시된 것이지 한정하려는 의도는 아니다. 도 2 내지 도 4에는 본 발명에 따른 이음매의 전체 구조가 도시되어 있다. 상기 도 2 내지 도 4에 도시된 실시예의 주요 구성 부분의 참조 부호는, 도 1a 및 도 1b와 관련하여 설명한 종래의 장치에 사용한 것과 동일하다. 도 2 내지 도 4에 도시된 구성 요소의 상세한 설명은, 그 참조 부호가 도 1a 및 도 1b에 도시된 구성 요소의 것과 일치할 경우 별다른 설명이 없으면 그 설명도 동일하게 적용된다. 특히, 도 2 내지 도 4에 도시된 실시예에 따르면, 후방 페룰(22')은 전방 페룰과의 사이에서 이 후방 페룰을 통해 너트에 가해지는 반응력(B)에 반경 방향 외측으로 향하는 상당히 큰 힘 성분을 갖게 하도록 변형되어 있다. 이는 문제의 힘 성분이 높은 축방향의 성분으로 되어 있는 도 1a 및 도 1b의 실시예의 것과는 대조적이다. 구체적으로 말하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 힘 성분(A)은 거의 후방 페룰(22')의 축방향을 따라 연장하며, 페룰 표면(28')의 반경 방향 내면과 너트의 플랜지(32')에 가해진 하중을 증가시키는 결과를 초래한다. 전술한 바와 같이, 이러한 영역에서 높은 국부적인 하중 혹은 힘 집중은 높은 토크 및 마멸 손상을 야기한다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 반응력 방향의 재설정은 페룰(22')의 내면 전체에 원주 방향의 홈부(40)를 제공함으로써 이루어진다. 여기서, 상기 홈부(40)는 페룰(22')의 양단부 중간에 일반적으로 위치하기 때문에, 이것이 2개의 상대적으로 좁은 접촉 영역(42, 44)으로 감소되는 후방 페룰의 내면을 가져오는 것에 주목해야 한다. 이러한 후방 페룰의 변형에 의해, 후방 페룰을 통해 전방 페룰로부터 너트 표면 혹은 플랜지(32')까지 전달되는 힘은 도 4의 작용선(B)에 의해 예시적으로 나타낸 것과 같이 더욱 반경 방향으로 외측으로 향하는 경향이 있다.

본 발명의 또 하나의 중요한 특징은 도 1a에 도시된 후방 페룰을 도 2 내지 도 4에 도시된 실시예의 후방 페롤과 비교함으로써 쉽게 이해할 수 있다. 특히, 후방 페룰의 반경 방향 외벽(50)은 전방 페룰의 후방 모따기 영역(52)에 수납되는 전방 노즈부로부터 후방 플랜지(26')로 연장함에 따라 반경 방향의 치수가 증가하게 되는 원추형의 섹션을 포함한다. 종래의 구성(도 1a 및 도 1b 참조)에 따르면, 후방 페룰은 원통형의 관통 보어와, 상기 영역에서 관통 보어를 형성하는 내면에 대해 평행하게 연장하는 반경 방향의 외벽을 구비한다. 다시 말해서, 후방 페룰은 일정한 환형의 벽 두께 "t"를 갖는다. 도 2 내지 도 4에 도시된 실시예에 따르면, 상기 외벽은 홈부가 변형된 후방 페룰로 합체될 때, 충분한 벽 두께 "t"와 노즈부의 제어된 변형을 제공하도록 원추형 혹은 경사진 형상을 갖는다. 외벽(50)은, 이것이 전방 페룰의 캠 마우스에 수납되어 치수가 감소된 노즈부 영역(52)과 직경이 확장된 후방 플랜지(26') 사이로 연장함에 따라 일반적으로 균일한 각도 혹은 테이퍼를 갖는 것이 유리하다. 재차, 이것은 상기 노즈부 영역(52)이 표면(44)을 따라 반경 방향 내측으로 가소적으로 변형되어 관의 외벽과의 파지 및 밀봉 맞물림을 가능하게 하도록 후방 페룰의 제어된 변형을 제공한다.

도 5에는 홈부(40)가 2개의 상이한 각도(즉, 둔각의 삼각형)로 형성되어 있는 후방 페룰의 또 하나의 양호한 실시예가 도시되어 있다. 예컨대, 홈부(40)의 내측 표면은, 그것이 표면(44)으로부터 후방 플랜지(26')를 향해 후방으로 연장함에 따라 증가하는 반경을 갖게 되어 제1 각도를 형성하게 된다. 또한, 홈부(40)의 내측 표면은, 그것이 표면(42)으로부터 노즈부 영역(52 ; 도 3 참조)을 향해 전방으로 연장함에 따라 증가하는 반경을 갖게 되어 제2 각도(제1 각도 보다 약 2배 큰 각도)를 형성하게 된다. 따라서, 이러한 각도는 후방 플랜지(26') 및 외벽(50)과의 교차점 아래쪽으로 위치하는 축방향 위치에서 교차하게 된다. 따라서, 힘은 후방면(28') 위로 더욱 균일하게 분배된다.

도 6 및 도 7에는, 이음매의 조립 전후에 있는, 도 1a에 도시된 종래의 후방 페룰이 각각 도시되어 있다. 유한 요소법에 의해 상기 이음매를 분석한 결과를 도 7에 도시하였다. 여기서, 후방 페룰의 후방 플랜지와 너트의 어둡게 표시된 영역은 이음매의 조립시에 상면하게 되는 힘 및 응력의 집중이 있다는 것을 분명히 보여준다. 특히, 높은 응력 집중 부위를 참조 부호 "60"으로 도시하였다. 응력 집중이 점진적으로 낮아지는 부위를 참조 부호 "62, 64, 66, 68, 70" 로 표시하였다. 따라서, 후방 면(28')의 반경 방향 내측 위치에 걸리는 큰 응력 집중은 너트의 조립 중에 토크의 증가를 유발하여, 너트의 마멸 손상을 가져온다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 또 하나의 특징에 따른 후방 페룰의 변형례를 도시하고 있다. 이 후방 페룰은 도 5에 도시된 것과 동일하다. 도 9에 분명히 나타난 바와 같이, 응력 집중이 높은 영역의 크기는 도 7의 것과 비교하면 상당히 감소되어 있다. 이는 힘이 후방 페룰의 플랜지의 후방면에 걸쳐 더욱 균일하게 분배되 있다는 것을 의미한다. 따라서, 토크는 감소되고, 마멸 손상의 가능성도 감소하게 된다.

도 10 및 도 11은 도 4에 도시하고 설명한 후방 페룰을 도시하고 있다. 여기서, 유한 요소법에 의한 분석을 통해 높은 응력 집중 부위는 후방면에서 상당히 제거되어 있고, 보다 균일한 힘의 분배를 얻을 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 조립과 관련한 토크 힘은 국부적인 힘 집중의 감소와 일치하게 감소한다. 홈부 및 원추형의 외벽은, 바람직한 관의 파지 및 밀봉을 여전히 제공함과 동시에, 이음매에서 발생되고 후방 페룰을 통해 전달된 힘에 반경 방향의 힘 성분을 제공한다.

또한, 도 12 및 도 13에 도시된 실시예는 전술한 바와 같은 목적을 동일하게 달성한다. 홈부는 약간 상이한 형상을 갖는데, 즉 후방 페룰의 내벽에서 보다 예각으로 형성되어 있다. 또한, 홈부가 약간 전방으로 이동되어 있기 때문에 홈부의 가장 깊은 부분은 후방 플랜지의 전방으로 이동되어 있다. 그러나, 외벽의 형상은 여전히 원추형으로 되어 있고, 홈부와 협력하여 후방 페룰의 후방면을 따라 힘을 분배한다.

전술한 여러 실시예를 통해 분명해진 바와 같이, 홈부 및 경사진 외벽은 힘의 분배 및 이음매의 조립을 위한 감소된 토크를 얻기 위해 특별한 형상을 필요로 하지 않는다. 실제로, 도 14의 표에는 여러 변형례들이 기재되어 있다. 예컨대, 기하학적 모양의 제1 열은, 홈부의 후방 가장자리가 외벽과 확장된 플랜지의 교차점 아래에서 축방향으로 배치되어 있는 것으로 일반적으로 정의하는 표준 배치를 갖는다. 채택 가능한 홈부의 형상의 예로는 물방울형, 정삼각형, 직사각형, 타원형, 정사각형, 원형, 둔각 삼각형, 곡선 및 복합 곡선을 들 수 있다. 더욱이, 홈부는 전방의 배치(제2 열), 혹은 여러 형상을 여전히 채택함과 동시에 확장된 플랜지 아래에 홈부의 가장 깊은 부분이 배치하게 되는 후방의 배치(제3 열)에 배치할 수도 있다. 또한, 형상의 방향성은 제4 열 혹은 제6 열에서의 다양한 기하학적 모양에 의해 표시된 바와 같이 역으로 될 수 있고, 또는 홈부가 제5 열 및 제8 열의 기하학적 모양으로 도시된 바와 같이 복수의 홈부에 의해 구획될 수 있다. 변형례로서, 홈부(들)는 제7 열 및 제8 열에 나타낸 바와 같이 확장될 수 있다. 따라서, 본 발명은 도 2 내지 도 13을 참조하여 전술한 실시예에 따른 특정의 형상에 의해 한정되는 것이 아니며, 또한 선택된 다른 기하학적 형상과 조합될 수도 있다.

도 15 내지 도 20에는 본 발명의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 후방 페룰(22)에 마련된 홈부(40)의 사용은, 반경 방향의 힘 성분을 견인력에 부가시킴으로써 구동 너트(30)의 구동면(32)에 있어서의 힘 집중을 현저히 감소시킨다. 경사진 외벽(50)을 제공함으로써 견인하는 동안 발생되는 후방 페룰 (22)의 제어된 변형뿐만 아니라 반경 방향의 힘 성분 및 힘의 분배에 추가적으로 영향을 미칠 수 있다. 도 15 내지 도 20에 도시된 실시예에 따르면, 후방 페룰에는 구동 너트(30)와 후방 페룰(22) 사이의 맞물림 영역에서 힘의 집중을 더 감소시키는 윤곽을 갖는 구동면이 마련되어 있다.

도 21은, 전술한 바와 같은 홈부(40)가 마련된 형태의 후방 페룰의 경우에 있어서, 구동 너트의 구동면(32)과 후방 페룰의 구동면(28)에서의 전형적인 방식에 의한 통상의 견인력 분배를 예시적인 방법으로 도시하고 있다. 이러한 힘의 집중은 화살표 "200"으로 표시하였다. 도 21에 도시된 힘의 분배와 도 7(도 7은 홈부가 마련되어 있지 않은 형태의 후방 페룰에 해당함)에 도시된 힘의 집중을 비교해보면, 소정 형상의 홈부를 마련함으로써 구동 너트의 구동면(32)에 힘의 집중을 현저히 감소시킬 수 있다는 것을 분명히 알 수 있다. 이러한 힘의 집중의 감소는 도 7과 도 9, 도 11, 도 13을 비교하면 더욱 명백해질 것이다. 그러나, 도 21에 도시된 바와 같이, 몇몇 경우에 있어서, 특히 후방 페룰 플랜지(26)의 반경 방향 내측 및 외측 부분에는 국부적인 힘의 집중이 여전히 존재한다. 이러한 다소 높은 이정(二頂) 힘의 집중은 굵은 화살표로 표시하였다. 따라서, 본 발명은 도 19에 도시된 바와 같이 전술한 힘의 집중을 더 감소시키는데 초점을 맞추고 있는데, 여기에서는 힘의 화살표가 후방 페룰의 변형된 구동면과 홈이 있는 내측 반경을 사용하여 견인력의 집중이 상당히 없어졌다는 것을 나타내고 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 있어서, 구동 너트(30)의 구동면(32)과 맞물리는 후방면을 따라 힘의 집중을 실질적으로 분배함으로써, 추가로 견인력의 집중을 더 감소시키도록 수정된 후방 페룰로 이루어진 2개의 페룰 이음매를 제공한다. 도 15 내지 도 18에 도시된 바와 같이, 대응하는 이음매의 구성 요소들은 최종 체결의 준비 단계에서 손가락으로 죈 위치에 있는 상태로 도시되어 있다.

도 15 및 도 16에 보다 구체적으로 도시된 바와 같이, 상기 이음매는 본체(110)를 포함하며, 이 본체에는 관 단부(113)를 수납하기 위한 카운터 보어(112a)가 마련된 원통형 개구(112)가 구비되어 있다. 경사지고 절두된 원추형의 캠 마우스(114)는 축방향 후방이나 또는 개구(112)의 수납 단부에 배치된다. 매끄럽고 원통형의 반경 방향 내벽(118)을 구비하는 전방 페룰(116)은 관(113)에 밀착되게 수납된다. 전방 페룰(116)은 상기 본체(110)의 경사진 마우스(114)와 맞물리는 경사진 외면(120)을 구비한다.

경사진 노즈부(124)가 후방으로 향한 경사면(127)을 구비하도록 되어 있는 후방 페룰(122)은 전방 페룰(116)과 축방향으로(즉, 이음매의 종축과 동심원적으로 정렬되어 후방으로) 인접하게 배치되어 협동한다. 또한, 후방 페룰(122)은 윤곽을 갖는 단부면(128)을 구비하고 반경 방향으로 연장하는 후방 플랜지(126)를 포함한다. 상기 단부면(128)은 구동 너트(130)의 대응하는 구동면(132)에 의해 맞물리는 후방으로 향한 구동면(129)을 구비한다.

후방 페룰(122)의 경사진 노즈면(127)은 전방 페룰(116)의 후방 영역에서 경사진 캠 표면(125)과 맞물리고, 필요에 따라 캠 표면(125)과 거의 동일한 각도를 가질 수 있다. 노즈부(124)는 대개 경사진 외벽(131)에 의해 플랜지(126)와 연결되어 있다. 도시된 실시예의 외벽(131)은 축방향 후방으로 반경 방향의 치수를 증가시켜 경사지도록 되어 있다. 상기 외벽(131)은 후방면(129)에 집중되는 힘을 더 용이하게 감소시킬 수 있도록 경사지게 하는 것이 바람직하지만, 원통형으로 하는 것도 가능하다.

페룰(116, 122)은 후방 페룰(122)의 윤곽을 갖는 면(129)과 맞물리는 구동면 (132)을 포함하는 나사 형성 구동 너트 부재(130)에 의해 에워싸여 있다. 너트 부재(130)는 본체(110)의 나사부와 나사 체결된다. 이음매를 죄어 조립하는 동안, 너트(130)의 구동면(132)은, 양 페룰을 도 19에 도시된 완전히 맞물린 위치로 향해 축방향 전방(도 16에서 우측)으로 구동시키기 위해 후방 페룰(122)의 윤곽을 갖는 면(129)에 반발하게 견인력을 가한다. 후방 페룰은 경사진 캠 표면(125)과 맞물리게 하는 힘이 가해지자마자 노즈부(124)가 반경 방향 내측으로 변형하도록 되어 있다. 이러한 작용은 관(113) 벽의 외면과 후방 페룰(122)의 내측 원통 벽을 강하게 파지시켜 맞물리게 하기 때문에 유리하다.

도 15 내지 도 20에 도시된 실시예에 따르면, 후방 페룰(122)의 윤곽을 갖는 면(128)은 둥글거나, 만곡되거나, 원호 혹은 활 모양이며, 볼록한 반경(R) 형태의 윤곽의 일부분을 갖는 것이 바람직하다. 예컨대, 반경 중심은 도 18에 도시된 바와 같은 페룰 본체의 내측으로 할 수 있다. 그러나, 당업자라면 반경 표면(129)의 원점이 후방 페룰 구조(예시만을 위해 제시한 도 18에 도시)에 대해 어느 위치에서라도 배치될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 윤곽을 갖는 면(128)의 하나의 형태는, 구동면(129)이 볼록형의 반경을 갖는 형태일 경우, 플랜지(126)의 내측 및 외측의 반경부 사이의 영역에서 너트 구동면(132)과 동시에 선형 접촉부(129b)(또는 감소된 면과 면의 반경 방향의 접촉부)가 최초로 형성되도록 한 것일 수 있다. 또한, 후방 페룰은 전술한 바와 같은 어떠한 형상일 수 있는 홈부(140)를 포함하는 것이 바람직하다. 변형례로서, 윤곽을 갖는 후방면(128)은 도 20에 도시된 바와 같이 홈부(140)를 생략한 형태의 후방 페룰을 사용할 수 있다.

윤곽을 갖는 후방 페룰(122)의 명백한 장점은, 후방 페룰(122)의 윤곽을 갖는 면(128)과 너트 구동면(132) 사이의 견인력이 후방 페룰의 표면(128)을 가로질러 더 균일하게 분배되도록 하여 힘의 집중을 현저하게 감소시키는데 있다. 구동 너트(130)에 집중되는 힘을 더 감소시킴으로써 견인 토크 및 마멸 손상은 감소되어 이음매의 재조립이 더 용이해진다.

비록 예시된 실시예는 후방 페룰(122)과 구동 너트(130) 사이에서 최초의 접촉부가 일반적으로 윤곽을 갖는 면(128)의 중앙에 있도록 도시되어 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 최초의 접촉점은 경사벽(131), 홈부(140), 노즈부 (124), 전방 페룰(116) 등의 기하학적 구조를 포함하는 이음매 전체의 설계에 따라 좌우된다. 그러나, 본 발명의 기본적인 보호 범위에 포함되는 한, 상기 윤곽을 갖는 면(128)은, 거의 평탄하고 윤곽을 갖지 않는 구동면(128)을 구비하는 종래의 후방 페룰 구조에 비해, 마멸 손상 및 견인 토크를 감소시키도록 구동 너트(130)에 작용하는 견인력을 더 균일하게 분배시키기 위해 플랜지(126)의 반경 방향 내측 및 외측 부분 사이의 영역에서 볼록 혹은 축방향으로 변형될 수 있다.

도 20에는, 후방 페룰(122')이 실질적으로 원통형의 내벽(150')을 구비하지만, 그 외에 윤곽을 갖는 구동면(128')과, 전방 베벨(127) 및 경사진 외벽(131')을 수반하는 노즈부(124')를 구비하는 플랜지(126')를 포함하는, 본 발명의 실시예가 도시되어 있다.

도 22는 또 다른 본 발명의 실시예를 도시한 것으로, 이 실시예에 따르면 후방 페룰(22')은 보다 큰 관(예컨대, 1/2" 의 관)용으로서 일반적으로 플랜지(26')의 축방향 치수 내에서, 축방향의 후방으로 이동한 홈부(40')를 구비할 수 있다.

이상, 본 발명의 양호한 실시예를 설명하였으므로, 본 장치에 대한 전술한 목적 및 장점들이 달성되었다는 사실이 당업자에게 명백해질 것이다. 또한, 당업자들은 본 발명의 범위와 정신 내에서 여러 가지의 변형 및 수정이 가능하다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (33)

1. 관의 단부(13)를 수납하기 위한 원통형 보어(bore:12)를 구비하며 상기 보어의 일단부에 경사진 마우스(14)가 마련되어 있는 이음매 본체(10);

   상기 이음매 본체와 나사 체결되고 페룰 구동면(32)을 구비하는 구동 부재(30);

   상기 이음매 본체의 경사진 마우스 내로 연장하는 경사진 제1 단부(20) 및 상기 제1 단부를 향해 축방향으로 연장하는 경사진 홈부가 마련된 제2 단부를 구비하는 제1 페룰(16); 및

   상기 제1 페룰의 상기 경사진 홈부 내로 연장하는 제1 단부가 마련된 경사진 노즈부(24)를 구비하는 제2 페룰(22)을 포함하는 관 이음매로서,

   상기 제2 페룰(122, 122')은, 상기 구동 부재의 페룰 구동면(132)과 맞물리는 상기 제2 페룰의 제2 단부에 위치하는 윤곽을 갖는 면(128, 128')을 구비하고,

   상기 제2 페룰은, 관 단부를 밀접하게 에워싸며 상기 제1 단부에서 상기 제2 단부로 연장하는 실질적으로 연속적인 원통형 내벽(42, 44, 150, 150')을 구비하며,

   상기 원통형 내벽은, 상기 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치되고 상기 제1 단부로부터 축방향으로 간격을 둔 원주 방향의 홈부(40, 140, 40')를 구비하는 것을 특징으로 하는 관 이음매.
2. 제1항에 있어서, 상기 구동 부재(30)가 상기 이음매 본체(10)를 견인할 때, 상기 구동 부재(30)는 상기 제2 페룰(22)을 상기 제1 페룰(16)의 경사진 홈부를 향해 축방향으로 구동시키며, 상기 제1 페룰(16)을 상기 이음매 본체(10)의 경사진 마우스(14)를 향해 축방향으로 구동시키는 것을 특징으로 하는 관 이음매.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2 페룰(22)의 원주 방향 홈부(40, 140, 140')는 상기 제2 페룰의 제2 단부를 향해 축방향으로 증가하고 있는 반경 방향의 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 관 이음매.
4. 제1항에 있어서, 상기 제2 페룰(22)은, 상기 윤곽을 갖는 면(128, 128')을 형성하고 또 상기 제2 페룰의 제1 단부로부터 간격을 둔 전방면을 형성하는 반경 방향으로 연장하는 플랜지(126, 126')를 포함하며,

   상기 제2 페룰(22)은, 상기 구동 부재의 구동면에서 발생하는 견인력에 반경 방향의 힘 성분을 부가하기 위해 상기 제1 단부 및 제2 단부 사이에 마련된 경사진 외벽(50, 131, 131')을 구비하는 것을 특징으로 하는 관 이음매.
5. 제1항에 있어서, 상기 윤곽을 갖는 면(128, 128')은 볼록면(129)인 것을 특징으로 하는 관 이음매.
6. 제5항에 있어서, 상기 볼록면(129)의 축방향의 크기는 상기 제2 페룰(22)의 제2 단부의 반경 방향 내측 단부 및 외측 단부 사이에서 최대인 것을 특징으로 하는 관 이음매.
7. 제6항에 있어서, 상기 볼록면(129)은, 상기 이음매의 견인 중에 상기 구동면(32)과 최초로 맞물릴 때 상기 구동면과 선형 접촉부(129b)를 형성하는 것을 특징으로 하는 관 이음매.
8. 제1항에 있어서, 상기 윤곽을 갖는 면(128)과 상기 원주 방향의 홈부(40, 140, 40')는, 상기 구동면(32)에서의 축방향 힘의 집중을 실질적으로 감소시키도록 상기 구동면에서 발생하는 견인력의 반경 방향 성분을 형성하는 것을 특징으로 하는 관 이음매.
9. 제1항에 있어서, 상기 윤곽을 갖는 면(128)과 상기 원주 방향의 홈부(40, 140, 40')는, 상기 윤곽을 갖는 면과 상기 원주 방향의 홈부가 없는 경우 존재하는 힘의 집중 영역과 비교할 때 상기 구동면과 상기 윤곽을 갖는 면 사이의 경계 영역을 가로지르는 견인력을 보다 균일하게 분배시키기 위해 상기 구동면에 발생하는 견인력의 반경 방향 성분을 형성하는 것을 특징으로 하는 관 이음매.
10. 제1항에 있어서, 상기 원주 방향의 홈부(40, 140, 40')는 연속적인 것을 특징으로 하는 관 이음매.
11. 2개의 페룰로 구성된 관 이음매용 후방 페룰(122)로서,

    종축을 구비하는 환형의 본체;

    상기 후방 페룰(122)의 제1 단부에 위치하는 경사진 노즈부(127);

    상기 제1 단부에 축방향으로 대향하는 상기 후방 페룰의 제2 단부에 위치하는 플랜지(126); 및

    상기 후방 페룰(122)을 통해 연장하고 관(113) 위에서 종방향으로 활주하도록 되어 있는 원통형의 내벽(150)을 포함하되,

    실질적으로 연속적인 상기 내벽(150)은, 상기 제1 단부로부터 축방향으로 간격을 두고 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 배치되고 상기 내벽(150) 내에 있는 원주 방향의 홈부(140)를 포함하며,

    상기 플랜지는 반경 방향 외측으로 연장하는 윤곽을 갖는 면(128, 129)을 구비하는 것을 특징으로 하는 페룰.
12. 제11항에 있어서, 상기 원주 방향의 홈부(140)는 상기 후방 페룰(122)의 제2 단부를 향해 축방향으로 증가하고 있는 반경 방향의 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 페룰.
13. 제11항에 있어서, 상기 윤곽을 갖는 면(128)은 볼록면인 것을 특징으로 하는 페룰.
14. 제13항에 있어서, 상기 볼록면(128)의 축방향의 크기는 상기 후방 페룰(122)의 제2 단부의 반경 방향 내측 단부 및 외측 단부 사이에서 최대인 것을 특징으로 하는 페룰.
15. 제1항에 있어서, 복수 개의 원주 방향의 홈부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관 이음매.
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 관의 단부(13)를 밀착되게 수납하는 원통형의 보어(12)를 구비하는 이음매 본체(10);

    상기 관의 단부(13)를 에워싸고 상기 보어(12)의 입구를 형성하는 경사진 카운터 보어(14);

    상기 이음매 본체(10)에 나사 체결되어 상기 이음매 본체와 협동하여 상기 관의 단부(13)를 에워싸는 챔버를 형성하는 너트 부재(30);

    경사진 노즈부가 상기 경사진 카운터 보어를 향해 연장하고 후방 벽이 축방향 외측으로 배치되도록 상기 관의 단부를 에워싸는 전방 페룰(16); 및

    상기 너트 부재(30)의 축방향 내측 단부벽에 의해 맞물린 후방 벽 및 제1 단부가 상기 전방 페룰(16)의 후방 벽에 형성된 경사진 홈부를 향해 연장하도록 되어 있는 경사진 노즈부(24)를 구비하는 후방 페룰(22)을 포함하는 형태의 관 이음매로서,

    상기 후방 페룰(22', 122)은, 상기 관의 단부(13)를 밀접하게 에워싸고 그 후방 벽으로부터 경사진 노즈부(24)까지 연장하는 실질적으로 연속적인 원통형의 내벽(42, 44, 150)을 구비하며,

    상기 원통형 내벽(42, 44, 150)은, 상기 후방 페룰(22, 22', 122)의 노즈부와 후방 벽 사이에 위치하고 상기 제1 단부로부터 축방향으로 간격을 두고 원주 방향으로 연속적인 반경 방향 홈부(40, 140, 40')를 구비하는 것을 특징으로 하는 관 이음매.
20. 제19항에 있어서, 상기 원주 방향 홈부(40, 140, 40')는 상기 후방 페룰(22, 22', 122)의 노즈부에 인접한 위치로부터 상기 후방 페룰의 후방 벽을 향해 축방향으로 전진함에 따라 반경 방향의 깊이가 증가하는 것을 특징으로 하는 관 이음매.
21. 제19항에 있어서, 상기 후방 페룰(22, 22', 122)의 후방 벽(28')은 후방 페룰의 노즈부를 향해 경사져 있는 것을 특징으로 하는 관 이음매.
22. 제19항에 있어서, 상기 후방 페룰(22', 122)은 후방 페룰의 후방 벽을 형성하는 반경 방향으로 연장하는 플랜지(26', 126)를 포함하는 것을 특징으로 하는 관 이음매.
23. 제22항에 있어서, 상기 반경 방향으로 연장하는 플랜지(26', 126)는, 상기 후방 페룰(22', 122)의 노즈부(24, 124)의 후방에 위치하고 상기 후방 페룰의 노즈부가 상기 전방 페룰(16, 116)의 후방 벽에 형성된 경사진 홈부로 완전히 삽입될 때 상기 전방 페룰의 후방 벽으로부터 간격을 둔 전방면을 구비하는 것을 특징으로 하는 관 이음매.
24. 제19항에 있어서, 상기 후방 페룰(22, 22', 122)은 힘을 반경 방향 외측으로 향하게 하도록 상기 노즈부와 상기 후방 벽 사이에 위치한 경사진 외벽(131, 50, 131')을 구비하는 것을 특징으로 하는 관 이음매.
25. 제19항에 있어서, 상기 원주 방향으로 연속한 반경 방향의 홈부(40, 140, 40')의 축방향 길이는 상기 후방 페룰(22, 22', 122)의 축방향 전체 길이의 최소 5퍼센트인 것을 특징으로 하는 관 이음매.
26. 제19항에 있어서, 상기 후방 페룰(22, 22', 122)의 상기 원주 방향으로 연속적인 반경 방향의 홈부(40, 140, 40')는 축방향으로 간격을 둔 제1 홈부와 제2 홈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 관 이음매.
27. 제19항에 있어서, 상기 후방 페룰(22, 22', 122)은 상기 후방 페룰의 후방 벽을 형성하는 반경 방향으로 연장하는 플랜지를 포함하며, 상기 홈부는 상기 플랜지와 실질적으로 동일한 축방향의 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 관 이음매.
28. 제19항에 있어서, 상기 후방 페룰(22, 22', 122)은 상기 후방 페룰의 후방 벽을 형성하는 반경 방향으로 연장하는 플랜지와, 힘을 반경 방향 외측으로 향하게 하도록 상기 노즈부와 상기 플랜지 사이에 위치한 경사진 외벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 관 이음매.
29. 제28항에 있어서, 상기 경사진 외벽은 상기 노즈부로부터 플랜지를 향해 연장함에 따라 반경 방향으로 증가하는 것을 특징으로 하는 관 이음매.
30. 관의 단부(13)를 밀착되게 수납하는 원통형의 보어(12)를 구비하는 이음매 본체(10);

    상기 관의 단부를 에워싸고 상기 보어의 유입부를 형성하는 경사진 카운터 보어(14);

    상기 이음매 본체에 나사 체결되어 이음매 본체와 협동하여 관 단부를 에워싸는 챔버를 형성하는 너트 부재(30); 및

    상기 너트 부재(30)의 축방향 내측 단부벽에 의해 맞물린 후방벽(28) 및 전방 단부가 상기 경사진 카운터 보어(14)를 향해 연장하도록 되어 있는 경사진 노즈부를 구비하는 페룰(22)을 포함하는 형태의 관 이음매로서,

    상기 페룰(22')은, 관 단부를 밀접하게 에워싸고 실질적으로 연속적인 원통형의 내벽(42, 44, 150)을 구비하며,

    상기 원통형 내벽(42, 44, 150)은, 페룰의 전방 단부와 후방벽 사이에서 위치하고 상기 페룰의 전방 단부로부터 축방향으로 간격을 두고 원주 방향으로 연속적인 반경 방향 홈부(40, 140, 40')를 구비하는 것을 특징으로 하는 관 이음매.
31. 제30항에 있어서, 상기 홈부(40, 140, 40')는 플랜지와 실질적으로 동일한 축방향의 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 관 이음매.
32. 제30항에 있어서, 상기 홈부(40, 140, 40')는 축방향으로 간격을 둔 제1 홈부와 제2 홈부에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 관 이음매.
33. 제30항에 있어서, 상기 홈부(40, 140, 40')는 상기 경사진 외벽의 반경 방향 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 관 이음매.

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