KR101221346B1 - 밀봉 슬리브를 가진 리브붙이 파이프 클램프 - Google Patents

Abstract

둘레방향의 리브를 각각 가지고 있는 한 쌍의 자동차 배기 파이프 단부를 연결하는데 사용하기 위한 파이프 커플러를 개시한다. 상기 파이프 커플러는 조임 기구와 함께 리브붙이 밴드 및 내측 분할 밀봉 슬리브를 포함하고 있고, 상기 조임 기구는 파이프 단부 상의 밴드와 슬리브를 조이기 위한 것이다. 상기 밀봉 슬리브는 상기 밴드에 끼워맞춤되고 상기 슬리브와 밴드 양자는 상기 파이프 단부 상의 리브 위에 끼워맞춤되도록 위치된 한 쌍의 리브를 가지고 있다. 상기 슬리브는 제 1 단부로부터 제 2 단부로 둘레방향으로 뻗어있고, 상기 제 1 단부 및 제 2 단부에 있는 리브의 축방향으로 안쪽으로 배치된 요철식 밀봉 구조를 포함하고 있다. 각각의 돌출부는 조립하는 동안 상기 커플러를 파이프 리브에 끼워맞출 수 있도록 큰 클램프 개구부 치수를 조절하는 특수한 구조를 가지고 있다. 상기 슬리브는 배기 가스가 파이프 연결부로부터 누출되는 것을 방지하는데 도움을 주는 안쪽으로 돌출되어 있는 밀봉 비드를 포함할 수 있다.

둘레방향의 리브, 파이프, 파이프 커플러, 리브붙이 밴드, 내측 분할 밀봉 슬리브, 조임 기구, 밴드, 요철식 밀봉 구조, 밀봉 비드

Description

밀봉 슬리브를 가진 리브붙이 파이프 클램프{RIBBED PIPE CLAMP WITH SEALING SLEEVE}

본 발명은 대체로 파이프 클램프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 파이프 또는 다른 튜브형 부재를 텔레스코픽 방식이나 단부 대 단부끼리 맞닿는 방식으로 함께 연결하는데 사용되는 밴드 클램프 및 파이프 커플러에 관한 것이다.

전형적인 차량 배기 시스템은 엔진 배기 가스를 운반하는 튜브나 파이프의 조립체를 포함하고 있다. 전체 배기 시스템 조립체를 형성하기 위해 각각의 개별 파이프 부분은 다른 파이프 부분에 연결되어 있다. 이러한 연결은 대체로 텔레스코픽 방식이나 단부 대 단부끼리 맞닿는 방식이다. 상기 파이프들 사이에 형성된 연결부는 배기 가스 누출에 대한 적절한 유체밀봉식 시일을 형성해야 효과적이다. 상기 연결부는 또는 큰 기계적 강도를 가지고 있어야 하며 유지보수 및 수리가 가능하도록 해체될 수 있어야 한다.

파이프 커플러는 종종 파이프 부분이 단부 대 단부끼리 맞닿는 구성에 축방향으로 연결되어 있는 배기 시스템을 위해 사용된다. 종래의 파이프 커플러는 대체로 원형상을 가지며 대향하는 연결 플랜지에서 종결되어 있는 밴드를 포함하고 있고, 이 밴드는 파스너 또는 다른 조임 기구를 통해 서로 당겨져서 조이거나 풀릴 수 있다. 상기 밴드가 조여질 때 파이프 상에 작용하는 둘레방향의 힘을 고르게 분포시키기 위해서 상기 플랜지들 사이에 반작용 부재가 설치될 수 있다. 종종, 상기 파이프 커플러는 기밀 시일을 형성하기 위해서 조이는 동안 서로 맞물리는 둘레방향의 맞물림 단부를 가진 내측 분할 밀봉 슬리브를 포함한다. 2002년 2월 7일자로 발행된 미국 공개공보 제2002/0014772 Al호(아메듀어(Amedure) 등에게 부여된 미국 특허 제6,758,501호)는 상기와 같은 분할 밀봉 슬리브를 가진 파이프 커플러의 한 예이다.

상기 아메듀어 특허에서는, 도 3 내지 도 7에 도시된 분할 밀봉 슬리브의 각각의 돌출부(tongue)가 한 쌍의 스프링 부재를 포함하고 있고, 이 한 쌍의 스프링 부재는 조이는 동안 대응하는 오목부(groove)의 수렴하는 측 에지부와 맞물리고 상기 스프링 부재는 상기 오목부 속으로 더 가압됨에 따라 서로를 향해 안쪽으로 휘어진다. 상기 오목부의 경사진 측 에지부에 대한 스프링 아암의 바깥쪽으로 작용하는 힘은 가스 누출에 대한 시일(seal)을 형성하도록 오목부 측 에지부와 긴밀한 접촉상태를 유지시킨다. 이러한 아메듀어 특허에서는, 요철식(tongue-and-groove) 맞물림부가 슬리브의 축방향 끝부분을 향해 위치되어 있다. 특히, 각각의 요철식 맞물림부의 중심은 밀봉 슬리브의 전체 축방향 폭의 약 17 내지 22% 의 거리만큼 상기 밀봉 슬리브의 가장 가까운 축방향 단부로부터 이격되어 있다.

전형적인 자동차 배기 파이프보다 더 큰 직경을 가진 촉매 컨버터 및 디젤 미립자 필터용으로 최초로 설계된 리브붙이 밴드 클램프는 2003년 1월 23일자로 발행된 미국 특허공개공보 제2003/0015872 Al호(포츠(Potts) 등에게 부여된 미국 특 허 제6,877,780호)에 도시되고 개시되어 있다. 밴드 클램프의 리브는 인장력에 대해 양호한 강도를 가진 조인트를 제공하도록 연결되어 있는 배기 시스템 캐니스터(또는 다른 튜브형 보디)의 대응하는 비드 또는 리브와 맞물린다. 가스 누출에 대한 방호책으로서, 개시된 클램프들 중의 하나는, 밴드의 둘레방향의 단부 자체가 조임 기구의 일부분으로서 제공되어 있는 분리된 한 쌍의 스트랩 부분의 리브 내에 배치된 요철식 맞물림 구조를 가지고 있는 아메듀어의 특허로부터 변형된 요철식 밀봉 구조와 함께 개스킷을 사용한다.

상기 포츠 특허의 밴드 클램프는 배기장치 구성 캐니스터와 작은 직경의 파이프에 대해 사용될 수 있지만, 본 발명의 발명자는 상기 포츠 특허에 개시된 밴드 클램프의 설계는 특정의 자동차 배기장치 적용예에 대해서 충분히 강하고 기밀한 연결상태를 제공하지 못한다는 것을 발견하였다. 마찬가지로, 아메듀어 특허의 파이프 커플러는 많은 자동차 적용예에 대해서 적합하지만, 자동차 산업분야에서는 인장 강도, 가스 기밀성, 및/또는 다양한 다른 파라미터의 면에서 향상된 성능을 제공하는 파이프 커플러를 개발하고자 하는 요구가 계속되어 왔다.

본 발명은 2 개의 맞닿는 파이프 단부를 함께 연결하기 위한 커플러와 같은 파이프 클램프에 관한 것이다. 이 파이프 클램프는 리브붙이 밴드 및 내측 분할 밀봉 슬리브와 함께 상기 리브붙이 밴드와 내측 분할 밀봉 슬리브를 상기 파이프 단부에 체결하기 위한 조임 기구를 포함하고 있다. 상기 리브붙이 밴드는 몸체부와 이 몸체부로부터 반경방향으로 뻗어 있는 한 쌍의 대향 플랜지를 가지고 있고, 상기 몸체부는 상기 한 쌍의 대향 플랜지 중의 제 1 플랜지로부터 상기 한 쌍의 대향 플랜지 중의 제 2 플랜지로 둘레방향으로 뻗어 있다. 상기 리브붙이 밴드는 상기 몸체부를 따라서 적어도 부분적으로 둘레방향으로 뻗어 있는 한 쌍의 반경방향 바깥쪽으로 돌출되어 있는 제 1 이격된 리브를 가지고 있다. 상기 분할 밀봉 슬리브는 제 1 단부 및 제 2 단부를 가지고 있으며, 상기 제 1 단부로부터 상기 제 2 단부까지 상기 리브붙이 밴드 내에서 둘레방향으로 뻗어있다. 상기 분할 밀봉 슬리브는 상기 제 1 단부와 제 2 단부 사이에서 적어도 부분적으로 뻗어 있는 한 쌍의 제 2 이격된 리브를 포함하고 있고, 상기 한 쌍의 제 2 이격된 리브 각각은 상기 한 쌍의 제 1 이격된 리브 중의 대응하는 리브 속으로 반경방향으로 돌출되어 있다. 상기 제 1 단부 및 제 2 단부는, 제 1 단부가 한 쌍의 이격된 돌출부를 포함하고 있고 제 2 단부가 상기 돌출부 중의 하나와 각각 축방향으로 정렬된 한 쌍의 이격된 오목부를 포함하고 있는 요철식 밀봉 구조를 가진 맞물림 단부로 구성되어 있다. 상기 리브는 상기 돌출부와 오목부가 상기 슬리브의 반경방향으로 평평한 부분을 따라서 위치되도록 요철식 밀봉 구조의 축방향 바깥쪽으로 위치되는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명에 따라 구성된 파이프 커플러와 한 쌍의 리브붙이 파이프 단부의 사시도;

도 2는 도 1의 파이프 커플러에 사용된 제 1 실시예의 분할 밀봉 슬리브의 사시도;

도 3은 도 2의 분할 밀봉 슬리브의 맞물림 단부의 분해도;

도 4는 제 2 실시예의 분할 밀봉 슬리브의 맞물림 단부의 분해도;

도 5는 도 1의 파이프 커플러를 통하여 축방향으로 뻗어 있는 절결선을 따라서 도시한 제 2 실시예의 분할 밀봉 슬리브의 단면도;

도 6은 본 발명에 따라 구성된 다른 실시예의 파이프 커플러와 한 쌍의 리브붙이 파이프 단부의 사시도;

도 7은 도 6의 파이프 커플러의 분할 밀봉 슬리브에 사용된 돌출부들 중의 하나의 확대 분해도;

도 8은 도 6의 파이프 커플러의 분할 밀봉 슬리브가 원통 형상으로 형성되기 전의 평면도;

도 9는 요철식 맞물림부 사이에 배치된 한 쌍의 안쪽으로 돌출되어 있는 밀봉 비드를 포함하는 제 4 실시예의 분할 밀봉 슬리브의 사시도; 그리고

도 10은 리브와 밀봉 비드의 상대적인 위치 및 치수를 나타내는 도 9의 분할 밀봉 슬리브의 부분 단면도이다.

도면에서는 본 발명의 다수의 실시예 각각이 특히 자동차 엔진 배기 시스템에 사용하기에 적합한 파이프 커플러의 형태로 도시되어 있다. 본 발명이 많은 다른 사용처 및 다양한 실시형태에서 유용하다는 사실은 설명을 진행함에 따라 알 수 있다. 예를 들면, 본 발명은 단부 대 단부끼리 맞닿는 구성에서 리브붙이 파이프를 연결시키는 파이프 커플러에 뿐만 아니라, 한 쌍의 텔레스코픽 방식으로 연결된 파이프에 통상적으로 체결되는 밴드 클램프에도 사용된다. 본 명세서에서, "파이프 클램프"라는 용어는 파이프 커플러와 밴드 클램프 양자를 지칭하는 것으로 사용된다. 또한, "축방향으로", "경사방향으로", 그리고 "반경방향으로"라는 표현은 도시된 파이프 및 파이프 커플러의 원형(둥근) 형태에 대한 방향으로 나타내므로, 축방향은 이 원형 형태의 축을 따라서 뻗어 있고, 반경방향은 상기 축으로부터 반경방향으로 멀어지게 뻗어 있고, "경사방향으로"는 파이프 커플러의 외주 둘레의 여러 지점에서의 위치를 나타낸다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 도시된 파이프 커플러(10)는 밴드(12), 조임 기구(14), 및 분할 밀봉 슬리브(16)를 포함하고 있다. 상기 밴드(12)는 원통형 몸체부(18)와 한 쌍의 대향하는 플랜지(20)를 포함하고 있는 개방된 밴드이고, 상기 한 쌍의 대향하는 플랜지(20)는 몸체부(18)로부터 플랜지의 반경방향으로 가장 바깥쪽 부분에 있는 루프(22)까지 뻗어 있다. 상기 한 쌍의 대향하는 플랜지(20)는 밴드를 조이는 동안 플랜지의 사이에 배치된 반작용 부재(24)의 대향하는 측면과 맞닿는 맞닿음 표면을 포함하고 있다. 상기 조임 기구(14)는 반작용 부재(24), 가압 바(force bar)(26)와 한 쌍의 너트와 볼트 파스너(28)로 구성되어 있고, 상기 한 쌍의 너트와 볼트 파스너(28)는 상기 플랜지, 반작용 부재, 그리고 가압 바의 구멍을 관통하고 있다. 상기 볼트는 도 5에서 부재번호 "28"로 도시되어 있고 공지되어 있는 기다란 원형의 형태로 될 수 있다. 상기한 미국 특허 제6,758,501호 및 제6,877,780호에 개시된 조임 기구가 사용될 수 있고, 미국 특허 제4,813,720호에 기술되어 있는 바와 같이 반작용 부재는 파스너(28)의 스플라인에 억지끼워맞춤될 수 있다. 당해 기술분야의 전문가는 반작용 부재를 사용하지 않는 형태를 포함하여, 다른 조임 기구가 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다.

커플러(10)는 반경방향 바깥쪽으로 돌출되어 있는 둘레방향의 리브(31, 33)를 각각 포함하고 있는 파이프 단부(30, 32)에 사용하기 위한 어댑터이다. 상기 리브(31, 33)는 2 개의 파이프 단부가 커플러(10) 내에서 맞닿게 되도록 각각의 파이프 단부의 단부 면으로부터 충분한 거리만큼 축방향 안쪽으로 위치되어 있기 때문에 밀봉 슬리브(16)는 2 개의 리브(31, 33) 사이의 공간에서 양 파이프 단부에 대해 양호한 밀봉식 접촉상태로 단단히 맞물릴 수 있다. 상기 리브(31, 33)가 반경방향으로 약 2-3mm 돌출되고 약 5-lOmm의 축방향의 폭을 가지는 것이 바람직하다. 신축식 겹치기 이음(telescopic lap joint)이 이용되는 곳에서는, 클램프가 연결부의 겹친 부분 상의 한 리브 위로 뻗어 있고 또한 작은 직경의 파이프 단부의 겹치지 않은 부분에 있는 다른 리브 위로 뻗어 있도록 상기 리브(31, 33)가 각각의 파이프 상에 위치될 수 있다. 미국 특허 제4,261,600호에 개시된 것과 같은 단차부가 있는 클램프 장치가 사용될 수 있다.

도 1 및 도 2를 계속 참고하면, 분할 밀봉 슬리브(16)는 밴드(12) 내에서 반경방향으로 위치되어 있고 밴드(12)를 조이는 동안 파이프 단부에 커플러(10)의 기밀 시일을 형성하는 것을 조력하도록 서로 맞물리는 한 쌍의 둘레방향의 맞물림 단부(34, 36)를 포함하고 있다. 밴드(12)의 각각의 축방향 단부에는 밴드의 몸체부(18) 둘레에 둘레방향으로 뻗어 있는 싱글 리브(40)가 있다. 상기 싱글 리브(40)는 플랜지(20)에서 종결되어 있다. 밀봉 슬리브(16)는 또한 축방향 단부 각 각에 대응하는 리브(42)를 가지고 있고 이들 대응하는 리브(42)는 밴드(12)의 싱글 리브(40)에 끼워맞춤되도록 축방향으로 위치되고 크기가 결정되어 있다. 상기 대응하는 리브(42)는 밴드의 싱글 리브(40)의 내측 표면에 긴밀하게 합치될 수 있는 형태로 되는 것이 바람직하다. 또한 각 구성요소의 상기 리브(40, 42)는, 파이프 단부(30, 32)가 축방향으로 정렬되어 서로 맞닿게 될 때 밀봉 슬리브(16)의 상기 대응하는 리브(42)의 내측 표면이 2 개의 파이프의 단부 상의 리브(31, 33)와 맞물려서 긴밀하게 합치될 수 있도록 하는 형태로 되어 있으며 서로 이격되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 밀봉 슬리브의 맞물림 단부(34, 36)는 플랜지(20)에 있는 밴드(12)의 개구부(44)로부터 경사방향으로 오프셋되어 있어서 파이프 커플러가 조여질 때 상기 시일의 기밀성을 높인다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 분할 밀봉 슬리브(16)는 미국 특허 제6,758,501호의 도 3 내지 도 7에 도시된 것과 같은 요철식 맞물림 구성을 가질 수 있다. 상기 미국 특허 제6,758,501호에 상세하게 기술되어 있는 바와 같이, 각각의 돌출부(50)는 중심 슬롯을 가지고 있고, 이 중심 슬롯은 커플러를 조이는 동안 돌출부(50)가 오목부(52) 속으로 가압될 때 오목부(52)의 경사진 측면 벽과 맞물리는 한 쌍의 스프링 부재를 형성한다. 상기 스프링 부재의 탄성은 각각의 돌출부(50)의 외측 측면 에지부와 대응하는 오목부의 내측 측면 에지부 사이에 긴밀한 접촉상태를 유지시켜 2 개의 단부(34, 36)의 경계부를 따라 가스가 누출되는 것을 방지한다. 상기 요철식 맞물림부는 상기 슬리브의 반경방향으로 평평한 부분을 따라서 리브(42) 사이에 축방향으로 배치되어 있는데, 이는 슬리브 중에서 반경방향 안쪽이나 반경방향 바깥쪽의 돌출부를 포함하지 않는 부분에 상기 요철식 맞물림부가 배치되어 있다는 것을 의미한다. 상기 요철식 맞물림부는 슬리브의 가장 가까운 축방향 단부로부터 슬리브의 전체 폭(A)의 4분의 1만큼 이격되어 있다. 보다 상세하게는, 각각의 돌출부 및 오목부의 축방향 중심이 슬리브의 가장 가까운 축방향 단부로부터 "A"의 약 4분의 1 크기인 "B"의 거리만큼 이격되어 있다. 이러한 배치는 슬리브의 바깥쪽 축방향 부분을 리브(42)를 위해 사용할 수 있게 해 주고, 또한 파이프로부터의 가스 누출량을 최소화하기 위해 파이프 단부들이 만나는 중심 구역으로부터 요철식 맞물림부를 축방향으로 충분히 간격을 두게 한다.

또한 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 슬리브(16)의 맞물림 단부(34, 36)의 외측 한계는, 부재번호 "46"으로 표시된 바와 같이, 단차부를 형성하는 방식으로 오목하게 될 수 있고, 이 단차부(46)는 리브(42) 자체에 만들어진다. 대체 실시형태로서, 도 4 및 도 5에 도시된 제 2 실시예에서는, 단차부(48)가 리브(42) 사이에 축방향으로 만들어질 수 있다. 돌출부(50)가 오목부(52) 속에 억지끼워맞춤되기 때문에, 단부(34, 36)가 서로 맞닿거나 리브의 바깥쪽에 맞닿을 필요가 없다. 이러한 사실은 클램프가 부분적으로 조여져서 각각의 돌출부(50)가 대응하는 오목부(52) 속으로 들어가서 각각의 오목부(52)의 경사진 측면 에지부에 맞물려 있는 도 5에 도시된 내용으로부터 알 수 있다. 클램프를 더욱 조이면 각각의 돌출부(50)의 스프링 부재는 안쪽으로 휘어져서, 파이프 연결부의 각 측면의 슬리브 사이에 긴밀한 금속대 금속의 이중 연결을 만든다. 다른 밀봉 구조가 사용될 수도 있다. 예를 들면, 미국 특허 제6,758,501호의 도 8 및 도 9에 도시된 맞물림 구성 이 도 2 내지 도 5에 도시된 구성에 대신하거나 이에 부가하여 사용될 수 있다.

단차부(48)를 더 안쪽으로 위치시키는 것과 관련하여, 도 4 및 도 5의 실시예는 요철식 맞물림부의 축방향의 위치 이동을 포함한다. 본 실시예에서는, 돌출부(50)와 오목부(52)가, 슬리브의 단부로부터 각각의 돌출부와 오목부의 축방향 중심의 간격(B)이 슬리브의 전체 폭(A)의 약 28% 만큼 되도록 더 안쪽으로 위치되어 있다.

대부분의 사용처에서 밀봉 슬리브(16)가 파이프 연결부로부터의 누출에 대한 원하는 밀봉성을 제공하는데 적합할 수 있고, 저 누출 사용예에는 내측 개스킷(54)이 부가적인 밀봉을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 선택적인 구성요소는 도 2에 도시되어 있다. 이 개스킷(54)은 밀봉 슬리브의 중심 구역에 위치되어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 맞물림 단부(34, 36)에 이르기 조금 전에 종결되는 형태로 둘레방향으로 뻗어있거나, 미국 특허 제6,877,780호에 개시된 것과 같이 상기 맞물림 단부까지 뻗어 있거나 심지어는 양 쪽 또는 한 쪽 맞물림 단부를 부분적으로 넘어서까지 뻗어 있을 수 있다. 또한, 상기 개스킷은 리브(42)에 이르기 까지 축방향으로 뻗어 있거나 상기 미국 특허 제6,877,780호에 개시된 것과 같이 리브 속으로 부분적으로 또는 완전히 들어가도록 뻗어 있을 수 있다.

도 6 내지 도 8을 참고하면, 제 3 실시예가 도시되어 있다. 본 실시예는 아래에서 설명하는 몇가지 두드러진 특징을 제외하면 제 1 및 제 2 실시예와 대체로 동일하다. 따라서, 본 실시예의 구성요소에 사용되는 부재번호는 제 1 실시예의 유사한 구성요소와 "50" 만큼 차이가 있다. 제 1 및 제 2 실시예에서와 같이, 도 6의 커플러(60)는 밴드(62), 조임 기구(64), 그리고 분할 밀봉 슬리브(66)를 포함하고 있다. 상기 밴드(62)는 몸체부(68)와 이 몸체부(68)의 일체형 연장부로서 형성되어 있는 한 쌍의 대향 플랜지(70)를 포함하고 있다. 상기 조임 기구는 반작용 부재(74), 가압 바(force bar)(76), 및 한 쌍의 파스너(78)를 포함하고 있고, 이 한 쌍의 파스너는 2 개의 플랜지(70)를 함께 당김으로써 커플러를 조인다. 파이프(30, 32)는 각각의 반경방향으로-돌출되어 있는 리브(31, 33)를 포함하여 도 1에 도시된 것과 동일하다. 상기 밴드(62)와 슬리브(66) 각각은 한 쌍의 리브(90, 92)를 각각 포함하고 있다.

도 6에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 리브(90, 92)의 축방향 폭은 파이프의 리브(31, 33)의 축방향 폭보다 현저하게 크다. 리브의 연결부는 파이프 연결부의 기밀성과 무관하기 때문에, 상기와 같은 리브(90, 92)의 증가된 폭은 조립하는 동안 파이프를 삽입하는 것과 파이프의 단부면에 대하여 리브(31, 33)를 배치시키는 것에 있어서 어느 정도의 축방향 공차를 허용한다. 이러한 구성으로 인해 조립하는 동안 리브의 오정렬(misalignment)을 방지할 수 있고 리브의 배치에 있어서의 제작 공차로 인해 파이프와 커플러의 합치성에 대한 요구를 완화시킬 수 있다. 파이프 리브가 약 2-3mm의 반경방향의 돌출부와 5-10mm의 축방향 폭을 가지고 있기 때문에, 밀봉 슬리브(66)의 리브(92)는 동일한 2-3mm의 반경방향의 돌출부와, 적어도 10mm의 폭, 바람직하게는 20mm 이상의 폭을 가질 수 있다. 매우 바람직한 실시예에서는, 약 15mm의 폭이 사용된다. 밴드(62)의 리브(90)는 리브(92)의 외측 표면에 긴밀하게 합치되도록 선택된 폭과 반경방향의 돌출부를 가지고 있다.

밴드(62)는 플랜지(70) 사이에 배치된 개구부(94)를 가지고 있다. 리브(92)가 상기 개구부에 걸쳐서 놓여 있도록 분할 밀봉 슬리브(66)의 맞물림 단부는 상기 개구부(94)로부터 경사방향으로 오프셋되어 있다. 제 1 실시예에서는, 반작용 부재(24)는 리브(42) 사이에 배치된 중심 구역에 있는 밀봉 슬리브(16)와 접촉하지 않도록 반작용 부재(24)가 리브(42)나 리브(42) 상부에 놓여서 개구부(44)의 전체 폭에 걸쳐서 뻗어 있다. 본 제 3 실시예에서는, 반작용 부재(74)에는 부재번호 "75"로 표시된 바와 같이 축방향 단부의 바닥부에 노치가 형성되어 있고, 이 노치는 리브(92)를 위한 클리어런스를 제공하고 반작용 부재(74)가 리브(92) 사이에 배치된 밀봉 슬리브(66)의 반경방향으로 평평한 부분과 접촉할 수 있게 한다. 이러한 구성은 슬리브(66)의 외주 둘레의 모든 지점에서 슬리브(66)에 일정한 반경방향 안쪽으로 작용하는 힘을 유지시킨다. 반작용 블록이 4 개의 방향 중 어느 방향에서도 플랜지에 조립될 수 있도록 상기 노치는 반작용 블록의 4 코너 모두에 형성될 수 있다.

도 7 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 밀봉 슬리브(66)는, 제 1 및 제 2 실시예의 요철식 밀봉 구조와 비교하여, 보다 긴 돌출부 및 오목부를 포함하고 있을 뿐만 아니라 상이한 돌출부 모양을 가진 요철식 밀봉 구조를 이용하고 있다. 본 실시예의 오목부(102)는 약 18도의 각도로 서로를 향해 가까워지는 내측 측면 에지부를 가지고 있다는 점에서 제 1 및 제 2 실시예의 오목부(52)와 유사하지만, 본 실시예의 오목부(102)는 제 1 및 제 2 실시예의 오목부(52)의 깊이의 약 1.5배 내지 2배의 깊이를 가지고 있다. 바람직한 한 실시예에서, 상기 오목부(102)는 약 18mm 의 깊이를 가지고 있다. 돌출부(100)는 도 7에 잘 도시되어 있으며 슬리브(66)의 단부로부터 일체형 연장부로서 각각 형성되어 있는 한 쌍의 스프링 부재(110)를 포함하고 있다. 이 스프링 부재(110)는 각각 말단부(112)로부터 자유단부(114)까지 뻗어 있고, 내측 측면 에지부(116)와 외측 측면 에지부(118)를 각각 포함하고 있다. 이 스프링 부재(110) 각각은 10 내지 20mm의 길이, 바람직하게는 약 15mm의 길이를 가지고 있다. 파이프 단부 상의 리브(31, 33)는 조립하는 동안 커플러가 보다 큰 크기로 개방될 것을 필요로 할 수 있기 때문에 돌출부와 오목부의 길이가 연장되는 것이 유리하다. 긴 돌출부(100)는 파스너(78)의 너트가 볼트에 결합되기에 충분한 정도로 클램프가 근접한 지점에서 돌출부가 오목부(102) 속에 적절히 초기 정렬되는 것을 보장한다.

말단부(112)에는, 스프링 부재(110)가 외측 측면 에지부(118)에 둥글게 가공된 언더컷(120)을 가지고 있다. 이 언더컷은 오목부(102)의 내측 측면 에지부와 맞물려서 결합되는 경사진 측면 에지부를 스프링 부재가 오목부 속으로 들어갈 때 스프링 부재가 적절히 안쪽으로 휘어지지 못할 정도로 폭이 넓은 말단부를 가지지 않게 유지하면서 비교적 긴 스프링 부재가 자유단부(114)에서 최소의 폭(예를 들면, 2.5 내지 3mm)을 가질 수 있게 한다. 스프링 부재(110)의 외측 측면 에지부(118)는 볼록한 제 1 부분(122)과 자유단부(114)에 위치된 오목한 제 2 부분(124)을 포함하는 복합 형상을 가지고 있다. 측면 에지부(118)의 오목한 제 2 부분(124)은 슬리브가 조금만 위로 굽혀지더라도 돌출부가 오목부에 초기에 맞물리는 것을 도와준다. 상기 볼록한 제 1 부분(122)은 스프링 부재의 중간부분에서 스 프링 부재에 구조적 일체성을 제공하고, 또한 오목부(102)의 내측 측면 에지부와 맞물리는 적절하게 위치되어 경사진 에지부를 제공하여 클램프를 조이는 동안 스프링 부재가 오목부(102)의 내측 측면 에지부와 소정의 양만큼 접촉하여 안쪽으로 휘어지게 한다. 바람직하게는, 외측 측면 에지부(118)의 볼록한 제 1 부분(122)은 대체로 직선형이고 돌출부의 중심라인에 대해 약 4도 내지 5도의 각도(C)를 형성한다. 따라서, 각각의 돌출부(100)의 2 개의 에지부는 중간부분인 볼록한 제 1 부분(122)에서 약 8도 내지 9도의 수렴각을 형성한다. 각각의 스프링 부재(110)의 내측 측면 에지부(116)는 약 6도의 중심라인을 가지는 발산각(D)을 형성하므로 2 개의 내측 측면 에지부(116)는 약 12도의 각도로 발산한다. 스프링 부재(110)의 이러한 각도는 오목부 속으로 삽입되기 전에는 초기의 변형되지 않은 상태로 있다.

도 8을 참고하면, 돌출부(100)와 오목부(102)의 축방향의 배치가 제 1 및 제 2 실시예의 축방향의 배치보다 더 안쪽으로 되어 있다. 슬리브(66)에 대해서는, 가장 가까운 축방향 단부에 대한 거리(B)가 전체 길이(A)의 약 3분의 1이다. 이러한 위치는 리브(92)와 많이 겹치지 않는다면 제 1 및 제 2 실시예에서 사용된 것과 같이 바깥쪽으로 이동될 수 있고, "A"의 5분의 2만큼 되는 위치 근방까지 축방향 안쪽으로 이동될 수 있다. 따라서, 상기의 3 개의 실시예에 따르면, 길이 "B"는 아래의 관계식:

을 만족시키는 값의 범위 내에 있다.

도 9 및 도 10에는, 상기 2 개의 도면에 도시된 유일한 구성요소인 밀봉 슬리브(130)를 제외하면, 도 6 내지 도 8의 제 3 실시예와 동일한 제 4 실시예가 도시되어 있다. 본 실시예에서는, 슬리브(130)가 한 쌍의 안쪽으로 돌출되어 있는 밀봉 비드(132)를 가지고 있다. 이 밀봉 비드(132)는 파이프 연결부 둘레에 기밀 시일을 형성하도록 2 개의 요철식 맞물림부의 중간 위치에서 반경방향으로 안쪽으로 뻗어 있다. 따라서, 돌출부와 오목부는 밀봉 비드(132)와 리브(92) 사이에 있는 축방향 위치에서 슬리브(130)의 반경방향으로 평평한 부분에 위치되어 있다. 클램프를 조이는 동안, 상기 밀봉 비드(132)는 파이프 연결부의 양 쪽의 파이프 단부의 외측 표면에 대해 가압되고, 적절하게 조이면 어느 정도 변형된다. 상기 밀봉 비드(132)가 안쪽으로 약 0.3 내지 0.5mm만큼 돌출되고 약 0.5 내지 1mm의 축방향 폭을 가지는 것이 바람직하다. 폭이 넓은 리브(92)에 대해서 다른 단면 형상이 사용될 수 있다는 것을 알지만, 도 10의 단면도에서는, 상기 폭이 넓은 리브(92)가 형태상으로 반원형이 아니고, 슬리브의 반경방향으로 평평한 부분으로부터 대체로 평평한 외측 벽(136)까지 뻗어 있는 한 쌍의 경사진 측벽(134)을 가지고 있는 것을 알 수 있다. 도 10에 도시된 작은 디텐트(138)는 조립하는 동안 슬리브(66)와 밴드(62)의 상대 각위치를 설정하여 유지하기 위해 밴드(62) 외측의 작은 구멍과 맞물리도록 공지된 방식으로 사용되는 얼라인먼트 디텐트이다.

따라서 본 발명에 따르면 본 명세서에 명시된 목적과 장점을 달성하는 파이프 클램프가 제공된다는 것을 알 수 있다. 상기의 설명은 본 발명의 바람직한 실 시예이고 본 발명은 예시된 특정 실시예에만 국한되지 않는다. 다양한 변형과 수정은 당해 기술분야의 전문가에게는 자명한 것이다. 예를 들면, 파이프와 커플러의 리브는 구성요소의 전체 범위에 걸쳐서 형성되어 있을 필요는 없고, 단지 일부분에만 형성되어 있을 수 있고, 하나 이상의 각 위치에서 불연속적으로 될 수도 있다. 또한, 상기 실시예의 밴드와 밀봉 슬리브의 형태는 원통형인 것으로 기술되고 도시되어 있지만, 여기서 원통형이란 원형이나 심지어 점으로 연결된 곡선으로 될 필요는 없고, 오히려 개방된 루프의 일반적인 형태로 되기만 하면 된다. 상기와 같은 모든 변형 실시예 및 수정 실시예는 첨부된 청구범위의 영역 내에 포함된다.

본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용된 "예를 들면", "예컨대", "상기와 같은"의 표현과, "...로 구성되어 있는", "...을 가지고 있는", "...을 포함하는" 과 같은 표현은 비제한적인 의미로 해석되어야 한다. 다시 말해, 하나 이상의 구성요소나 다른 물품의 리스트와 관련하여 상기 표현들이 사용될 때 상기 리스트가 다른 부가적인 구성요소나 물품을 배제하는 것으로 해석되지 않는 것을 의미한다. 그 밖의 표현들도 오해의 소지가 없는 범위내에서 최광의의 의미로 사용되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (19)

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12. 2 개의 파이프 단부를 연결하기 위한 파이프 클램프로서,

    몸체부와 상기 몸체부로부터 반경방향으로 뻗어 있는 한 쌍의 대향 플랜지를 가지고 있는 밴드;

    제 1 단부 및 제 2 단부를 가지고 있으며, 상기 제 1 단부로부터 상기 제 2 단부까지 상기 밴드 내에서 둘레방향으로 뻗어있는 분할 밀봉 슬리브; 그리고

    상기 밴드에 연결되어 있으며 상기 한 쌍의 대향 플랜지를 서로를 향해 끌어당기기 위해 상기 플랜지에 연결된 적어도 하나의 파스너를 포함하고 있는 조임 기구;

    를 포함하고 있고,

    상기 몸체부는 상기 한 쌍의 대향 플랜지 중의 제 1 플랜지로부터 상기 한 쌍의 대향 플랜지 중의 제 2 플랜지로 둘레방향으로 뻗어 있고, 상기 밴드는 상기 몸체부를 따라서 적어도 부분적으로 둘레방향으로 뻗어 있는 한 쌍의 반경방향 바깥쪽으로 돌출되어 있는 제 1 이격된 리브를 포함하고 있고,

    상기 분할 밀봉 슬리브는 상기 제 1 단부와 제 2 단부 사이에서 적어도 부분적으로 뻗어 있는 한 쌍의 제 2 이격된 리브를 포함하고 있고, 상기 한 쌍의 제 2 이격된 리브 각각은 상기 한 쌍의 제 1 이격된 리브 중의 하나 속으로 반경방향으로 돌출되어 있고, 상기 제 1 단부 및 제 2 단부는, 상기 제 1 단부가 한 쌍의 이격된 돌출부를 포함하고 있고 상기 제 2 단부가 상기 한 쌍의 이격된 돌출부 중의 하나와 각각 축방향으로 정렬된 한 쌍의 이격된 오목부를 포함하고 있는 요철식 밀봉 구조를 가진 맞물림 단부로 구성되어 있어서,

    상기 파이프 클램프를 파이프 단부에 조여서 상기 분할 밀봉 슬리브의 상기 맞물림 단부를 밀봉적인 결합상태로 되게 하고,

    상기 오목부 각각은 한 쌍의 경사진 측면 에지부를 가지고 있고 상기 돌출부 각각은 대응하는 오목부의 상기 한 쌍의 경사진 측면 에지부 중의 대응하는 하나의 측면 에지부와 맞물리도록 위치된 외측 측면 에지부를 각각 가지고 있는 한 쌍의 스프링 부재를 포함하며,

    각각의 돌출부의 상기 스프링 부재 중의 적어도 하나의 상기 외측 측면 에지부는 상기 스프링 부재의 중간부분에 있는 제 1 부분과 상기 스프링 부재의 자유단부에 있는 오목한 제 2 부분을 포함하는 복합 형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 파이프 클램프.
13. 제 12 항에 있어서, 각각의 상기 스프링 부재는 상기 복합 외측 측면 에지부를 가지고 있고 각각의 스프링 부재의 상기 외측 측면 에지부는 상기 제 1 부분에서 8도 내지 9도의 수렴각을 가지고 있고 상기 오목부의 상기 경사진 측면 에지부는 18도의 수렴각을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 파이프 클램프.
14. 제 12 항에 있어서, 각각의 상기 스프링 부재는 내측 측면 에지부를 가지고 있고 각각의 돌출부의 상기 내측 측면 에지부는 12도의 각도로 수렴하는 것을 특징으로 하는 파이프 클램프.
15. 제 12 항에 있어서, 상기 복합 외측 측면 에지부를 가지고 있는 각각의 상기 스프링 부재는 10 내지 20mm 범위의 길이를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 파이프 클램프.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 복합 외측 측면 에지부를 가지고 있는 각각의 상기 스프링 부재는 15mm의 길이를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 파이프 클램프.
17. 2 개의 파이프 단부를 연결하기 위한 파이프 클램프로서,

    몸체부와 상기 몸체부로부터 반경방향으로 뻗어 있는 한 쌍의 대향 플랜지를 가지고 있는 밴드;

    제 1 단부 및 제 2 단부를 가지고 있으며, 상기 제 1 단부로부터 상기 제 2 단부까지 상기 밴드 내에서 둘레방향으로 뻗어있는 분할 밀봉 슬리브; 그리고

    상기 밴드에 연결되어 있으며 상기 한 쌍의 대향 플랜지를 서로를 향해 끌어당기기 위해 상기 플랜지에 연결된 적어도 하나의 파스너를 포함하고 있는 조임 기구;

    를 포함하고 있고,

    상기 몸체부는 상기 한 쌍의 대향 플랜지 중의 제 1 플랜지로부터 상기 한 쌍의 대향 플랜지 중의 제 2 플랜지로 둘레방향으로 뻗어 있고, 상기 밴드는 상기 몸체부를 따라서 적어도 부분적으로 둘레방향으로 뻗어 있는 한 쌍의 반경방향 바깥쪽으로 돌출되어 있는 제 1 이격된 리브를 포함하고 있고,

    상기 분할 밀봉 슬리브는 상기 제 1 단부와 제 2 단부 사이에서 적어도 부분적으로 뻗어 있는 한 쌍의 제 2 이격된 리브를 포함하고 있고, 상기 한 쌍의 제 2 이격된 리브 각각은 상기 한 쌍의 제 1 이격된 리브 중의 하나 속으로 반경방향으로 돌출되어 있고, 상기 제 1 단부 및 제 2 단부는, 상기 제 1 단부가 한 쌍의 이격된 돌출부를 포함하고 있고 상기 제 2 단부가 상기 한 쌍의 이격된 돌출부 중의 하나와 각각 축방향으로 정렬된 한 쌍의 이격된 오목부를 포함하고 있는 요철식 밀봉 구조를 가진 맞물림 단부로 구성되어 있어서,

    상기 파이프 클램프를 파이프 단부에 조여서 상기 분할 밀봉 슬리브의 상기 맞물림 단부를 밀봉적인 결합상태로 되게 하며,

    상기 분할 밀봉 슬리브는 상기 오목부 사이에 축방향으로 배치된 한 쌍의 안쪽으로 돌출되어 있는 밀봉 비드를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 파이프 클램프.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 밀봉 비드는 0.3 내지 0.5mm 만큼 돌출되어 있으며 0.5 내지 1mm의 축방향 폭을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 파이프 클램프.
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