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KR102176393B1 - 아치형 강도 리브들을 갖는 결합부 - Google Patents

아치형 강도 리브들을 갖는 결합부 Download PDF

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KR102176393B1
KR102176393B1 KR1020157023561A KR20157023561A KR102176393B1 KR 102176393 B1 KR102176393 B1 KR 102176393B1 KR 1020157023561 A KR1020157023561 A KR 1020157023561A KR 20157023561 A KR20157023561 A KR 20157023561A KR 102176393 B1 KR102176393 B1 KR 102176393B1
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ribs
band
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axis
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매튜 에이. 바우맨
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빅톨릭 컴패니
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Abstract

단부간에 파잎 요소들을 결합하기 위한 결합부는 파이프 요소들을 수용하기 위한 중앙 공간을 둘러싸는 단일 밴드를 갖는다. 밴드의 단부들은 향하는 관계에 있다. 조정가능한 연결 부재들은 단부들을 서로 유입하고 밴드를 변형하기 위해 밴드의 각 단부에 위치된다. 아치형 리브들은 밴드의 대향 측부들을 따라 길이 방향으로 위치된다. 리브들은 리브들 사이의 갭들에 의해 서로 분리된다. 그 변형되지 않은 상태에서, 각 리브는 이들이 맞물리는 파이프 요소들의 외부 표면의 곡률 반경과 동일한 곡률 반경을 갖는 아치형 표면을 갖는다. 밴드가 변형될 때, 리브들은 조인트를 달성하기 위해 파이프 요소들의 외부 표면에 대해 클램핑된다.

Description

아치형 강도 리브들을 갖는 결합부{COUPLING HAVING ARCUATE STIFFNESS RIBS}
본 출원은 2013년 5월 2일에 출원된 미국 가출원 번호 61/818,686과, 2014년 4월 28일에 출원된 미국 출원 번호 14/263,350에 기초하고, 이에 대한 우선권을 주장하며, 이들 특허 모두는 본 명세서에 참고용으로 병합된다.
본 발명은 단부 간의 관계로 파이프 요소들을 결합하기 위한 결합부들(couplings)에 관한 것이다.
"스트로브(straub)" 유형의 결합부들은 단부마다 결합될 파이프 요소들 주위에 밴드를 클램핑(clamp)하기 위해 접선 방향의 응력을 받는 자유 단부들을 갖는 단일 밴드로 형성된다. 응력 하에, 밴드는 더 작은 직경을 수용하도록 방사상 안쪽으로 변형되고, 밴드와 파이프 요소들 사이에 포획된 치형 리테이너 링들(toothed retainer rings)을 파이프 요소들과 맞물림 관계로 가한다. 밴드의 변형은 또한 유체-밀폐 조인트를 보장하기 위해 파이프 요소들에 대해 밀봉부를 가압한다. 스트로브 유형의 결합부들의 예들은 미국 특허 4,629,217, 4,664,422, 5,137,305 및 5,280,970에 개시된다.
스트로브 유형의 결합부들에 의해 형성된 조인트들은 종종 벤딩 상태로 휘어진다. 벤딩 유연성이 종종 파이프 네트워크에서 바람직하지만, 벤딩에서 더 많은 강성도(rigidity)가 필요한 그러한 상황들에 대해, 스트로브 유형의 결합부들은 부적절하다. 스트로브 유형의 결합부와, 다른 유형들의 기계적 결합부들과 통상적으로 연관된 증가된 벤딩 강도(stiffness)의 장점을 조합하는 결합부가 명백히 필요하다.
본 발명은 단부간의 관계로 파이프 요소들을 결합하기 위한 결합부에 관한 것이다. 하나의 예의 실시예에서, 결합부는 파이프 요소들을 수용하기 위한 중앙 공간을 둘러싸는 단일 밴드를 포함한다. 밴드는 향하는(facing) 관계로 위치된 제 1 및 제 2 단부들을 갖는다. 복수의 아치형 리브들(ribs)은 밴드의 대향 측부들을 따라 단부간에 위치된다. 리브들 각각은 중앙 공간과 동축인 축을 향해 돌출한다. 각 리브들은 축을 향하는 표면을 갖는다. 리브들 각각 위의 표면은, 리브들이 변형되지 않은 상태에 있을 때 파이프 요소들의 외부 표면의 곡률 반경과 동일한 곡률 반경을 갖는다. 연결 부재들은 밴드의 제 1 및 제 2 단부들 상에 위치된다. 연결 부재들은 제 1 및 제 2 단부들을 서로를 향해 유입하기 위해 조정가능하게 조여질 수 있다. 밴드는 각 리브들 사이에서 변형가능하다. 이것은, 제 1 및 제 2 단부들이 연결 부재들의 조정가능한 조임시 서로를 향해 이동하도록 한다. 리브들 각각 위의 표면들은 이를 통해 파이프 요소들의 외부 표면들과 맞물림 상태가 된다.
특정한 예의 실시예에서, 결합부는 또한 아치형 리브들 사이의 중앙 공간 내에 위치된 밀봉부를 포함한다. 밀봉부는 축을 둘러싸고, 파이프 요소들을 단부간에 밀봉가능하게 결합하기 위해 밴드와 파이프 요소들과 맞물릴 수 있다.
예로서, 연결 부재들은 한 쌍의 돌출부들을 포함할 수 있다. 하나의 돌출부는 밴드의 제 1 및 제 2 단부들 각각 위에 위치된다. 돌출부들은 바깥쪽으로 연장하고, 패스너를 수용하도록 적응된다. 패스너는 제 1 및 제 2 단부들을 서로를 향해 유입하기 위해 조정가능하게 조여질 수 있다. 특정 예의 실시예에서, 돌출부들은 러그들(lugs)을 포함한다. 각 러그는 패스너를 수용하도록 크기를 갖는 애퍼처(aperture)를 갖는다.
다른 예의 실시예에서, 결합부는 중앙 공간 내에 위치된 제 1 분할 링을 더 포함한다. 제 1 분할 링은 밴드의 측부들 중 첫 번째 측부를 따라 아치형 리브들에 인접하게 위치된다. 제 1 분할 링은 축을 향해 돌출하는 복수의 치형부를 갖는다. 치형부는 파이프 요소의 외부 표면과 맞물린다. 다른 예의 실시예에서, 결합부는 아치형 리브들에 인접한 중앙 공간 내에 위치된 제 2 분할 링을 더 포함할 수 있다. 제 2 분할 링은 밴드의 측부들 중 두 번째 측부를 따라 위치된다. 제 2 분할 링은 축을 향해 돌출하는 복수의 치형부를 갖는다. 제 2 분할 링의 치형부는 파이프 요소의 외부 표면과 맞물린다.
다른 예의 실시예에서, 결합부는 복수의 그루브들(grooves)을 포함한다. 각 그루브는 밴드의 제 1 측부를 따라 위치된 리브들 중 각 하나를 따라 길이 방향으로 연장한다. 제 1 분할 링은 제 1 복수의 그루브들 내에 위치된다. 제 1 분할 링은 축을 향해 돌출하는 복수의 치형부를 갖는다. 치형부는 파이프 요소의 외부 표면과 맞물린다. 예의 실시예는 제 2 복수의 그루브들을 더 포함할 수 있다. 제 2 복수의 그루브들의 각 그루브는 밴드의 제 2 측부를 따라 위치된 리브들 중 각 하나를 따라 길이 방향으로 연장한다. 제 2 복수의 그루브들의 각 그루브는 축을 향한다. 제 2 분할 링은 제 2 복수의 그루브들 내에 위치된다. 제 2 분할 링은 축을 향해 돌출하는 복수의 치형부를 갖는다. 제 2 분할 링의 치형부는 파이프 요소의 외부 표면과 맞물린다.
본 발명에 따른 결합부들의 예의 실시예들은 평평한 단부 파이프 요소들, 원주 방향으로 그루브 형성된 파이프 요소들, 및 숄더 단부 파이프 요소들을 포함하는 파이프 요소들을 결합하도록 적응될 수 있다.
본 발명에 따른 결합부의 특정한 실시예에서, 리브들 상의 표면들은, 연결 부재들이 서로 접촉할 때 상기 파이프 요소들의 외부 표면들과 맞물린다. 추가 예에서, 리브들은 각 리브들 사이에 위치된 갭들(gaps)에 의해 서로 분리된다.
본 발명은 또한 한 쌍의 파이프 요소들과, 단부간의 관계로 파이프 요소들을 결합하기 위한 결합부의 조합을 수용한다. 예의 실시예에서, 파이프 요소들 각각은 곡률 반경을 갖는 외부 표면을 포함한다. 예로서, 결합부는 파이프 요소들을 수용하기 위한 중앙 공간을 둘러싸는 단일 밴드를 포함한다. 밴드는 향하는 관계로 위치된 제 1 및 제 2 단부들을 갖는다. 복수의 아치형 리브들은 밴드의 대향 측부들을 따라 단부간에 위치된다. 각 리브들은 중앙 공간과 동축인 축쪽으로 돌출한다. 각 리브들은 축을 향하는 표면을 갖는다. 각 리브들 상의 표면은, 리브들이 변형되지 않은 상태에 있을 때 파이프 요소들의 외부 표면의 곡률 반경과 동일한 곡률 반경을 갖는다.
예는 밴드의 제 1 및 제 2 단부들 상에 위치된 연결 부재들을 더 포함한다. 연결 부재들은 제 1 및 제 2 단부들을 서로를 향해 유입하기 위해 조정가능하게 조여질 수 있다. 밴드는 각 리브들 사이에서 변형가능하고, 이것은 제 1 및 제 2 단부들이 연결 부재들의 조정가능한 조임시 서로를 향해 이동하도록 한다. 각 리브들의 표면들은 이를 통해 파이프 요소들의 외부 표면들과 맞물림 상태로 된다.
예의 조합에서, 파이프 요소들은 평평한 단부 파이프 요소들, 원주 방향으로 그루브 형성된 파이프 요소들, 및 숄더 단부 파이프 요소들로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.
특정한 실시예에서, 리브들은 각 리브들 사이에 위치된 갭들에 의해 서로 분리된다.
본 발명은 또한 단부간의 관계로 파이프 요소들을 결합하는 방법을 구상한다. 일례의 실시예에서, 방법은
향하는 관계로 제 1 및 제 2 단부들을 갖는 변형되지 않은 단일 밴드와, 밴드의 대향 측부들을 따라 단부간에 위치된 복수의 아치형 리브들에 의해 한정된 중앙 공간에 파이프 요소들을 삽입하는 단계로서, 각 리브들은 파이프 요소들의 외부 표면의 곡률 반경과 동일한 곡률 반경을 갖는 표면을 갖는, 삽입 단계와;
제 1 및 제 2 단부들을 서로를 향해 유입하는 단계로서, 이를 통해 리브들의 표면들과 파이프 요소들의 외부 표면들을 맞물리게 하도록 복수의 리브들 사이의 복수의 지점들에서 밴드를 변형하는, 유입 단계를
포함한다.
예의 방법은 중앙 공간 내에 그리고, 밴드의 측부들 중 한 측부를 따라 리브들에 인접하게 위치된 분할 링을 압축하는 단계를 더 포함할 수 있고, 분할 링은 복수의 치형부를 갖고, 치형부는 파이프 요소들 중 하나의 파이프 요소와 맞물리게 강제된다.
도 1은 본 발명에 따른 결합부의 예의 실시예를 도시한 등각투상도.
도 2는 도 1에서 라인 2-2에서 취한 결합 실시예의 단면도.
도 3, 도 4 및 도 5는 평평한 단부 파이프 요소들과 도 1의 결합부의 조합의 횡단면도.
도 6 및 도 7은 사용시 도 1의 파이프 결합의 단부를 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 결합의 다른 예의 실시예의 등각투상도.
도 9, 도 10 및 도 11은 그루브 형성된 파이프 요소들과 도 8의 결합의 조합의 횡단면도.
도 12 및 도 13은 사용시 도 8의 파이프 결합의 단부를 도시한 도면.
도 14는 숄더 단부 파이프 요소들과 함께 사용된 본 발명에 따른 결합의 예를 도시한 횡단면도.
도 1은 본 발명에 따른 결합부(10)의 예를 도시한다. 결합부(10)는 단일 밴드(12)를 포함하고, 단일 밴드(12)는 중앙 공간(14)을 둘러싸고 한정하도록 원주 방향으로 연장한다. 밴드(12)는, 중앙 공간(14)이 단부간에 결합될 축방향으로 삽입된 파이프 요소들(도 3 내지 도 5를 참조)을 수용할 수 있다. 파이프 요소들은 결합부(10)의 대향 측부들로부터 중앙 공간(14)에 축방향으로 삽입된다. 밴드(12)는 향하는 관계로 위치되는 제 1 및 제 2 대향 단부들(16 및 18)를 갖는다. 연결 부재들, 이 예에서, 바깥쪽으로 돌출하는 러그들(20 및 22)은 밴드(12)의 제 1 및 제 2 단부들(16 및 18) 상에 각각 위치된다. 각 러그(20, 22)는 조정가능한 조일 수 있는 패스너, 이 예에서 볼트(26) 및 배럴 너트(28)를 수용하도록 적응된 애퍼처(24)를 갖는다. 볼트 및 배럴 너트의 조임은 아래에 구체적으로 설명되는 바와 같이 결합될 파이프들에 결합부(10)를 클램핑하기 위해 제 1 및 제 2 단부들(16 및 18)을 서로를 향해 유입한다. 배럴 너트(28)의 원통형 표면이 러그(22)의 상대적인 회전을 용이하게 하여, 이를 통해 단부들(16 및 18)을 함께 유입하는데 필요한 토크를 낮추는 것이 주지된다.
복수의 아치형 리브들(30)은 밴드(12)의 대향 측부들(32 및 34)을 따라 단부간에 위치된다. 각 리브(30)는 중앙 공간(14)과 동축으로 배치된 축(36)을 향해 돌출한다. 각 리브(30)는 축(36)을 향하는 표면(38)을 갖는다. 본 명세서에 개시된 예시적인 실시예에서, 표면들(38)은 평평한 표면들로서 도시되지만, 리브들(30)을 참조하여 사용된 "표면"이라는 용어가 오목, 볼록 뿐 아니라 나이프-에지형 형태와 같은 다른 형태들을 수용한다는 것이 이해된다. 각 리브가 변형되지 않은 상태에 있을 때, 각 표면(38)은 조인트를 형성할 때 맞물리는 파이프 요소의 외부 표면의 곡률 반경과 동일한 곡률 반경(40)을 갖는다. 리브들(30)이 변형되지 않은 상태에 있을 때 파이프 요소 외부 표면과 동일한 곡률 반경(40)을 갖는 표면들(38)을 갖는 결합부들(10)은 종래 기술의 스트로브 유형의 결합부들과 다르고, 안쪽으로 향하는 표면들은 그 변형되지 않은 상태에서, 결합부로의 파이프 요소들의 축방향 삽입을 허용하기 위해 파이프 요소들보다 더 큰 곡률 반경을 갖는다. 결합부(10)에서, 리브들(30)은 크게 변형되지 않는다. 결합부(10)에서의 변형은 각 리브(30) 사이에 위치된 갭들(42)의 존재를 통해 리브들(30) 사이에서 밴드(12)의 영역들에 실질적으로 제한된다. 갭들(42)은 리브들을 서로 격리시켜, 리브들(30)이 서로 독립적으로 작용하도록 하고, 볼트(26)의 조임시 밴드가 방사상으로 변형될 때 밴드와 독립적으로 작용하도록 한다.
평평한 단부 파이프 요소들에 사용될 때, 결합부(10)는 리테이너들(44)을 포함한다. 리테이너들은 중앙 공간(14) 내에 그리고 리브들(30)에 인접하게 밴드(12)의 대향 측부들(32 및 34) 상에서 위치된다. 리테이너들(44)은 축(36)을 향해 돌출하는 복수의 치형부(48)를 갖는 분할 링(46)을 포함한다. 리테이너들(44)은 스프링 스틸로 유리하게 형성된다. 특정한 예의 실시예에서, 치형부는 중앙 영역에 삽입될 때 파이프 요소들을 잡고 유지하도록 크기를 가질 수 있다. 리테이너들(44)의 잡음 및 유지 작용은 조인트의 조립을 크게 용이하게 하지만, 조립 동안 툴들(tools), 다른 파이프 요소들 등을 유지하면서, 파이프 요소 또는 결합부(10)를 적소에 독립적으로 유지시킬 필요가 없다. 예시된 실시예에서, 치형부(48)는 장착되는 측부로부터 대향 측부쪽으로 각지게 배향된다(또한 도 2를 참조). 각지게 배향된 치형부(48)는 자가-작동되고, 일단 중앙 공간(14)에 삽입되면 파이프 요소의 후퇴를 크게 금지시킨다.
도 2에 도시된 바와 같이, 그루브들(50) 내에 분할 링들(46)을 위치시키는 것이 유리하다. 그루브들(50)은 밴드(12)의 대향 측부들(32 및 34) 상에 위치된다. 그루브(50)는 축(36)을 향하고, 각 리브(30)를 따라 길이 방향으로 연장하고, 사실상, 리브들을 길이 방향으로 분할한다. 리브들(30) 내에 그루브들(50)을 형성하는 것은 여러 가지 장점들을 제공한다. 분리된 리브들은 분할 링들(46)을 지지하고, 이들이 부하를 받을 때 축방향으로 변위되는 것을 방지한다. 그루브들(50)은 또한 결합 중량을 절감하면서, 파이프 요소들 상의 리브들의 푸트프린트(footprint)의 폭을 증가시킨다. 증가된 푸트프린트는 아래에 설명되는 바와 같이 결합부(10)와 함께 형성된 조인트의 강성도를 추가로 증가시킨다.
유체 밀폐 조인트를 보장하기 위해, 밀봉부(52)는 리브들(30) 사이의 중앙 공간(14) 내에 위치된다. 이러한 예의 실시예에서, 밀봉부(52)는 고무 화합물과 같은 유연한 물질로 형성된 링 가스킷이다. 밀봉부(52)는 결합부(10)에 삽입될 때 파이프 요소들의 외부 표면들과 밀봉가능하게 맞물리는 립들(lips)(54)을 갖는다(도 5 참조). 밀봉부는 또한 축(36)을 향해 안쪽으로 돌출하는 중앙 멈춤부(stop)(56)를 포함한다. 멈춤부(56)는, 파이프 요소들이 적절한 깊이로 결합부와 맞물리는 것을 보장하기 위해 결합부(10)에 삽입된 파이프 요소들의 단부들과 맞물린다(도 3 및 도 4 참조). 밀봉부(52)는 유체 밀폐 조인트를 달성하기 위해 볼트(26)의 조임시 밴드(12)와 파이프 요소들 사이에서 압착된다(도 5 참조).
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 파이프 요소들(58 및 60)은, 먼저 대향 측부들(32 및 34)로부터 밴드(12)에 의해 한정된 중앙 공간(14)에 축방향으로 각 파이프 요소를 삽입함으로써 결합부(10)를 이용하여 결합된다. 밴드(12)는 삽입 동안 변형되지 않은 상태에 있고; 즉, 볼트(26)는 아직 조여지지 않았고, 단부들(16 및 18)은 서로 이격된다(또한 도 6을 참조). 파이프 요소들(58 및 60)의 삽입시, 파이프 요소들의 각 외부 표면들(58a 및 60a)은 분할 링들(46)의 치형부(48)에 의해 맞물릴 수 있다. 치형부(48)는 자체 중량에 대해, 뿐만 아니라 조인트의 다양한 구성요소들의 취급 동안 가해진 약간의 힘들에 대해 파이프 요소 상에 결합부(10)를 유지할 정도로 충분한 그립을 가하도록 설계될 수 있다. 파이프 요소들(58 및 60)의 외부 표면들(58a 및 60a)은 또한 밀봉부(52)의 립들(54)과 맞물리고, 각 파이프 요소(58 및 60)의 각 단부들(58b 및 60b)은 멈춤부(56)와 맞물려서, 파이프 요소들과 결합부(10) 사이의 적절한 맞물림 깊이를 보장한다.
파이프 요소(58)를 수용하는 변형되지 않은 상태에서의 결합부(10)의 축방향 도면은 도 6에 제공된다. 이 도면에서 리브들(30) 사이의 갭들(42)과, 밴드(12)의 단부들(16 및 18) 사이의 이격된 관계를 주지하자.
도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 볼트(26)는 이 후 조여져서, 러그들(20 및 22)을 서로를 향해 유입하고 이들과 함께 밴드(12)의 단부들(16 및 18)을 유입하기 위해 배럴 너트(28)와 협력한다. 밴드(12)는, 밴드의 벤딩 강도가 최소인 리브들(30) 사이의 갭들(42)의 장소들에서 주로 변형된다. 밴드(12)는 점진적으로 변형되어, 먼저 가해진 모멘트가 가장 큰 단부들(16 및 18)로부터 원주 방향으로 멀리 있는 갭 장소들(42)에서, 마지막으로 단부들에 가까운 갭 장소들에서 벤딩된다. 밴드(12)가 변형될 때, 리브 표면들(38)은 파이프 요소들(58 및 60)의 외부 표면들(58a 및 60a)과 맞물리게 된다. 리브들(30)과 파이프 요소들(58 및 60) 사이의 이러한 맞물림은 상당한 벤딩 강성도를 조인트에 제공하고, 그렇지 않으면 유사한 결합부들로부터 존재하지 않는다. 리브들(30) 자체가 크게 변형되지 않는다는 점은 중요하지 않는데, 이는 변형되지 않은 상태에서 리브 표면들(38)의 곡률 반경(40)이 이들이 맞물리는 파이프 요소들(58, 60)의 외부 표면들(58a, 60a)의 곡률 반경(58c, 60c)과 동일하기 때문이다. 그루브(50)로 리브들(30)을 분할함으로써 제공된 넓은 푸트프린트는 더 큰 거리에 걸쳐 파이프 요소들을 지지하는 이격된 표면들(38)을 제공함으로써 조인트 벤딩 강도를 더 증가시킨다. 리브 표면들(38)이 파이프 요소들의 외부 표면들과 맞물릴 때 연결 부재들{러그들(20 및 22)} 및/또는 단부들(16 및 18)의 부분들이 "패드간의(pad to pad)" 관계로서 알려진 것에서 서로 접촉하도록 하는 것이 유리하다. 이 예에서, 패드간의 접촉은, 단부들(16 및 18)이 도 7에 도시된 바와 같이 만날 때 달성된다. 패드간의 접촉은 유리한데, 이는 결합부가 적절히 설치되고 적절한 설치를 위해 볼트 토크들을 규정할 필요성을 피하는 긍정적인 시각적 확인을 제공하기 때문이다. 또한 도 6에 비해 도 7에서 갭들(42)의 크기에서의 감소를 주지하자.
밴드(12)가 변형될 때, 밴드(12)는 분할 링들(46)을 압축하고, 이것은 분할 링들이며, 더 작은 직경으로 방사상 변형된다. 분할 링들(46)이 변형될 때, 치형부(48)는 파이프 요소들의 표면으로 더 박히고, 결합부로부터 파이프 요소들을 분리하는 경항을 갖는 축방향 힘에 대한 증가된 저항을 제공한다. 밴드(12)는 또한 유체 밀폐 조인트를 보장하기 위해 파이프 요소들(58 및 60)에 대해 밀봉부(52)를 압축한다. 밀봉부(52)가 압축될 때 파이프 요소 외부 표면들(58a 및 60a)과 립들(54)의 맞물림을 도 5에서 주지하자.
도 8은 원주 방향의 그루브들을 갖는 파이프 요소들과 함께 사용하기 위한 결합부(62)를 도시한다. 결합부(62)는 중앙 공간(66)을 둘러싸고 한정하기 위해 원주 방향으로 연장하는 단일 밴드(64)를 포함한다. 밴드(64)는, 중앙 공간(66)이 단부간에 결합될 축방향으로 삽입된 파이프 요소들(도 9 내지 도 11 참조)을 수용할 수 있다. 파이프 요소들은 결합부(62)의 대향 측부들로부터 중앙 공간(66)에 축방향으로 삽입된다. 밴드(64)는 향하는 관계로 위치되는 제 1 및 제 2 대향 단부들(68 및 70)을 갖는다. 연결 부재들, 이 예에서, 바깥쪽으로 돌출하는 러그들(72 및 74)은 밴드(64)의 제 1 및 제 2 단부들(68 및 70) 상에 각각 위치된다. 각 러그(72, 84)는 조정가능하게 조일 수 있는 패스너, 예를 들어, 볼트(79) 및 배럴 너트(80)를 수용하도록 적응된 애퍼처(76)를 갖는다. 볼트 및 배럴 너트의 조임은 아래에 구체적으로 설명되는 바와 같이 결합될 파이프들에 결합부(62)를 클램핑하기 위해 제 1 및 제 2 단부들(68 및 70)을 서로를 향해 유입한다.
복수의 아치형 리브들(82)은 밴드(64)의 대향 측부들(84 및 86)을 따라 단부간에 위치된다. 각 리브(82)는 중앙 공간(66)과 동축으로 배치된 축(88)을 향해 돌출한다. 각 리브(82)는 축(88)을 향하는 표면(90)을 갖는다. 본 명세서에 개시된 예에서, 표면들(90)은 평평한 표면들로서 도시되지만, 리브들(82)을 참조하여 사용된 "표면"이라는 용어가 오목, 볼록 뿐 아니라 나이프-에지형 형태들과 같은 다른 형태들을 수용한다는 것이 이해된다. 각 리브(82)가 변형되지 않은 상태에 있을 때, 각 표면(90)은 조인트를 형성할 때 맞물리는 원주 방향의 그루브 내에서 파이프 요소의 외부 표면의 곡률 반경과 동일한 곡률 반경(92)을 갖는다. 결합부(62)에서, 리브들(82)은 크게 변형되지 않는다. 결합부(62)에서의 변형은 각 리브(82) 사이에 위치된 갭들(94)의 존재를 통해 리브들(82) 사이의 밴드(64)의 영역들에 주로 제한된다. 갭들(94)은 리브들을 서로 격리시켜, 리브들(82)이 서로 독립적으로 작용하도록 하고, 그리고 밴드가 단부들(68 및 70)을 서로를 향해 유입하는 볼트의 조임시 밴드가 방사상으로 변형될 때 밴드(64)와 독립적으로 작용하도록 한다. 도 1에 도시된 결합부(10)와 유사하게, 결합부(62)는 중앙 공간(66) 내에, 그리고 리브들(82) 사이에서 밀봉부(명백함을 위해 도시되지 않음, 도 9 내지 도 11을 참조)를 가질 것이다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 원주 방향의 그루브 형성된 파이프 요소들(96 및 98)은 밴드(64)의 대향 측부들(84 및 86)로부터 밴드(64)에 의해 한정된 중앙 공간(66)으로 각 파이프 요소를 축방향으로 먼저 삽입함으로써 결합된다. 밴드(64)는 삽입 동안 변형되지 않은 상태에 있고; 즉, 결합부를 조정하기 위한 볼트(78)는 아직 조여지지 않는다(도 12를 또한 참조). 삽입시, 파이프 요소들(96 및 98)의 각 외부 표면들(96a 및 98a)은 중앙 공간(66) 내에서 밀봉부(52)의 립들(54)과 맞물리고, 각 파이프 요소(96 및 98)의 각 단부들(96b, 98b)은 파이프 요소들(96 및 98)과 결합부(62) 사이의 적절한 맞물림 깊이를 보장하기 위해 밀봉부(52) 상의 멈춤부(56)와 또한 맞물린다. 파이프 요소(96)를 수용하는 변형되지 않은 상태에서의 결합부(62)의 축방향 도면은 도 12에 도시된다. 이 도면에서 리브들(82) 사이의 갭들(94)과, 밴드(64)의 단부들(68 및 70) 사이의 이격된 관계를 주지하자.
도 11 및 도 13에 도시된 바와 같이, 볼트(78)가 조여질 때, 러그들(72 및 74)을 서로를 향해 유입하고, 이들과 함께 밴드(64)의 단부들(68 및 70)을 유입하기 위해 배럴 너트(80)와 협력한다. 밴드(64)는, 밴드의 벤딩 강도가 최소화되는 리브들(82) 사이의 갭들(94)의 장소들에서 주로 변형된다. 밴드(64)는 점진적으로 변형될 것이어서, 가해진 모멘트가 가장 큰 단부들(68 및 70)로부터 원주 방향으로 먼 갭 장소들(94)에서 먼저 벤딩되고, 마지막으로 단부들에 가까운 갭 장소들에서 벤딩된다. 밴드(64)가 변형될 때, 리브 표면들(90)은 각 원주 방향의 그루브들(96c 및 98c) 내에서 파이프 요소들(96 및 98)의 외부 표면들(96a, 98a)과 맞물리게 된다. 이브들(82) 자체가 크게 변형되지 않는다는 점은 중요하지 않은데, 이는 그 변형되지 않은 상태에서 리브 표면들(90)의 곡률 반경(92)이 이들이 맞물리는 파이프 요소들(96 및 96)의 외부 표면들(96a, 98a)의 곡률 반경(96d, 98d)과 동일하기 때문이다. 리브 표면들(90)이 원주 방향의 그루브들(96c, 98c)의 파이프 요소들(96 및 98)의 외부 표면들(96a, 98a)과 맞물릴 때 "패드간"의 관계로 알려진 것에서 연결 부재들{러그들(72 및 74)} 및/또는 단부들(68 및 70)의 부분들이 서로 접촉하게 하는 것이 유리하다. 이 예에서, 패드간의 접촉은 도 13에 도시된 바와 같이, 단부들(68 및 70)이 만날 때 달성된다. 이것은, 결합부(62)가 적절히 설치되고 적절한 설치를 위한 볼트 토크들을 규정할 필요를 피하는 긍정적인 시각적 확인을 제공한다. 밴드(64)가 변형될 때, 유체 밀폐 조인트를 보장하기 위해 파이프 요소들에 대해 밀봉부(52)를 압축한다. 도 13에 도시된 바와 같이 변형된 상태에서의 밴드(64)를 통해, 갭들(94)의 크기는, 도 12에 도시된 바와 같이 밴드가 변형되지 않을 때 그 크기에 비해 더 작다. 또한, 도 11에서, 밀봉부(52)가 압축될 때 파이프 요소들과의 립들(54)의 맞물림을 주지하자.
도 8에 도시된 결합 실시예(62)는 숄더 단부형 파이프 요소들(100, 102)을 결합하는데 사용될 수 있고, 도 14에 도시된다. 이 예에서, 리브들(82)의 반경(92)은, 리브들(82)의 표면들(90)이 파이프 요소들과 맞물리는 숄더들(100b, 102b)에 인접한 파이프 요소들(100, 102)의 곡률 반경(100a, 102a)과 동일하다.

Claims (25)

  1. 단부간의 관계로 파이프 요소들을 결합하기 위한 결합부(coupling)로서,
    상기 파이프 요소들을 수용하기 위한 중앙 공간을 둘러싸는 단일 밴드로서, 상기 밴드는 서로 마주보게(facing) 위치된 제 1 및 제 2 단부들을 갖는, 단일 밴드와;
    상기 밴드의 대향 측부들을 따라 단부간에 위치된 복수의 아치형 리브들로서, 상기 리브들 각각은 상기 중앙 공간과 동축인 축을 향해 돌출하고, 상기 리브들 각각은 상기 축을 향하는 표면을 갖고, 상기 리브들 각각 위의 상기 표면은, 상기 리브들이 변형되지 않은 상태에 있을 때 상기 파이프 요소들의 외부 표면의 곡률 반경과 동일한 곡률 반경을 갖는, 복수의 아치형 리브들과;
    상기 밴드의 상기 제 1 및 제 2 단부들 상에 위치된 연결 부재들로서, 상기 연결 부재들은 상기 제 1 및 제 2 단부들을 서로를 향해 유입하기 위해 조정가능하게 조여질 수 있고, 상기 밴드는 상기 리브들 각각 사이에서 변형가능하고, 상기 제 1 및 제 2 단부들이 상기 연결 부재들의 조정가능한 조임시 서로를 향해 이동하도록 하고, 상기 리브들 각각 위의 상기 표면들은 이를 통해 상기 파이프 요소들의 상기 외부 표면들과 맞물리게 되는, 연결 부재들을
    포함하는, 결합부.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 리브들 중 적어도 하나 상의 상기 표면은 평평한 표면인, 결합부.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 아치형 리브들 사이의 상기 중앙 공간 내에 위치된 밀봉부를 더 포함하고, 상기 밀봉부는 상기 축을 둘러싸고, 단부간에 상기 파이프 요소들을 밀봉가능하게 결합하기 위해 상기 밴드와 상기 파이프 요소들과 맞물릴 수 있는, 결합부.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 연결 부재들은 한 쌍의 돌출부들을 포함하고, 상기 돌출부들 중 하나는 상기 밴드의 상기 제 1 단부 위에 위치되고, 상기 돌출부들 중 다른 하나는 상기 밴드의 상기 제 2 단부 위에 위치되고, 상기 돌출부들은 바깥쪽으로 연장하고, 패스너를 수용하도록 적응되고, 상기 패스너는 상기 제 1 및 제 2 단부들을 서로를 향해 유입하기 위해 조정가능하게 조여질 수 있는, 결합부.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 돌출부들은 상기 패스너를 수용하도록 크기를 갖는 애퍼처를 각각 갖는 러그들을 포함하는, 결합부.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 밴드의 상기 측부들 중 첫 번째 측부를 따라 상기 아치형 리브들에 인접한 상기 중앙 공간 내에 위치된 제 1 분할 링을 더 포함하고, 상기 제 1 분할 링은 상기 축쪽으로 돌출하는 복수의 치형부를 갖는, 결합부.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 밴드의 상기 측부들 중 두 번째 측부를 따라 상기 아치형 리브들에 인접한 상기 중앙 공간 내에 위치된 제 2 분할 링을 더 포함하고, 상기 제 2 분할 링은 상기 축쪽으로 돌출하는 복수의 치형부를 갖는, 결합부.
  8. 제 1항에 있어서,
    제 1 복수의 그루브들로서, 상기 그루브 각각은 상기 밴드의 제 1 측부를 따라 위치된 상기 리브들의 각 하나를 따라 길이 방향으로 연장하고, 상기 그루브들 각각은 상기 축을 향하는, 제 1 복수의 그루브들과;
    상기 제 1 복수의 그루브들 내에 위치된 제 1 분할 링으로서, 상기 제 1 분할 링은 상기 축쪽으로 돌출하는 복수의 치형부를 갖고, 상기 치형부는 상기 파이프 요소의 상기 외부 표면과 맞물리는, 제 1 분할 링을
    더 포함하는, 결합부.
  9. 제 8항에 있어서,
    제 2 복수의 그루브들로서, 상기 제 2 복수의 그루브의 각 상기 그루브는 상기 밴드의 제 2 측부를 따라 위치된 상기 리브들의 각 하나를 따라 길이 방향으로 연장하고, 상기 제 2 복수의 그루브들의 각 상기 그루브는 상기 축을 향하는, 제 2 복수의 그루브들과;
    상기 제 2 복수의 그루브들 내에 위치된 제 2 분할 링으로서, 상기 제 2 분할 링은 상기 축쪽으로 돌출하는 복수의 치형부를 갖고, 상기 제 2 분할 링의 상기 치형부는 상기 파이프 요소의 상기 외부 표면과 맞물리는, 제 2 분할 링을
    더 포함하는, 결합부.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 리브들은 상기 리브들 각각 사이에 위치된 갭들에 의해 서로 분리되는, 결합부.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 표면들은, 상기 연결 부재들이 서로 접촉할 때 상기 파이프 요소들의 상기 외부 표면들과 맞물리는, 결합부.
  12. 조합시, 한 쌍의 파이프 요소들과, 단부간의 관계로 상기 파이프 요소들을 결합하기 위한 결합부로서,
    상기 파이프 요소들 각각은
    곡률 반경을 갖는 외부 표면을 갖고,
    상기 결합부는
    상기 파이프 요소들을 수용하기 위한 중앙 공간을 둘러싸는 단일 밴드로서, 상기 밴드는 서로 마주보게(facing) 위치된 제 1 및 제 2 단부들을 갖는, 단일 밴드와;
    상기 밴드의 대향 측부들을 따라 단부간에 위치된 복수의 아치형 리브들로서, 상기 리브들 각각은 상기 중앙 공간과 동축인 축을 향해 돌출하고, 상기 리브들 각각은 상기 축을 향하는 표면을 갖고, 상기 리브들 각각 위의 상기 표면은, 상기 리브들이 변형되지 않은 상태에 있을 때 상기 파이프 요소들의 상기 외부 표면의 상기 곡률 반경과 동일한 곡률 반경을 갖는, 복수의 아치형 리브들과;
    상기 밴드의 상기 제 1 및 제 2 단부들 상에 위치된 연결 부재들로서, 상기 연결 부재들은 상기 제 1 및 제 2 단부들을 서로를 향해 유입하기 위해 조정가능하게 조여질 수 있고, 상기 밴드는 상기 리브들 각각 사이에서 변형가능하고, 상기 제 1 및 제 2 단부들이 상기 연결 부재들의 조정가능한 조임시 서로를 향해 이동하도록 하고, 상기 리브들 각각 위의 상기 표면들은 이를 통해 상기 파이프 요소들의 상기 외부 표면들과 맞물리게 되는, 연결 부재들을
    포함하는, 결합부.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 리브들의 적어도 하나 위의 상기 표면은 평평한 표면인, 결합부.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 아치형 리브들 사이의 상기 중앙 공간 내에 위치된 밀봉부를 더 포함하고, 상기 밀봉부는 상기 축을 둘러싸고, 단부간에 상기 파이프 요소들을 밀봉가능하게 결합하기 위해 상기 밴드와 상기 파이프 요소들과 맞물릴 수 있는, 결합부.
  15. 제 12항에 있어서, 상기 연결 부재들은 한 쌍의 돌출부들을 포함하고, 상기 돌출부들 중 하나는 상기 밴드의 상기 제 1 단부 위에 위치되고, 상기 돌출부들 중 다른 하나는 상기 밴드의 상기 제 2 단부 위에 위치되고, 상기 돌출부들은 바깥쪽으로 연장하고, 패스너를 수용하도록 적응되고, 상기 패스너는 상기 제 1 및 제 2 단부들을 서로를 향해 유입하기 위해 조정가능하게 조일 수 있는, 결합부.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 돌출부들은 상기 패스너를 수용하도록 하는 크기를 갖는 애퍼처를 각각 구비한 러그들을 포함하는, 결합부.
  17. 제 12항에 있어서, 상기 밴드의 상기 측부들 중 첫 번째 측부를 따라 상기 아치형 리브들에 인접한 상기 중앙 공간 내에 위치된 제 1 분할 링을 더 포함하고, 상기 제 1 분할 링은 상기 축을 향해 돌출하는 복수의 치형부를 갖는, 결합부.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 밴드의 상기 측부들 중 두 번째 측부를 따라 상기 아치형 리브들에 인접한 상기 중앙 공간 내에 위치된 제 2 분할 링을 더 포함하고, 상기 제 2 분할 링은 상기 축을 향해 돌출하는 복수의 치형부를 갖는, 결합부.
  19. 제 12항에 있어서,
    제 1 복수의 그루브들로서, 각 상기 그루브는 상기 밴드의 제 1 측부를 따라 위치된 상기 리브들 중 각 하나를 따라 길이 방향으로 연장하고, 상기 그루브들 각각은 상기 축을 향하는, 제 1 복수의 그루브들과;
    상기 복수의 제 1 그루브들 내에 위치된 제 1 분할 링으로서, 상기 제 1 분할 링은 상기 축을 향해 돌출하는 복수의 치형부를 갖고, 상기 치형부는 상기 파이프 요소의 상기 외부 표면과 맞물리는, 제 1 분할 링을
    더 포함하는, 결합부.
  20. 제 19항에 있어서,
    제 2 복수의 그루브들로서, 상기 제 2 복수의 그루브들의 각 상기 그루브는 상기 밴드의 제 2 측부를 따라 위치된 상기 리브들 중 각 하나를 따라 길이 방향으로 연장하고, 상기 제 2 복수의 그루브들의 각 상기 그루브는 상기 축을 향하는, 제 2 복수의 그루브들과;
    상기 제 2 복수의 그루브들 내에 위치된 제 2 분할 링으로서, 상기 제 2 분할 링은 상기 축을 향해 돌출하는 복수의 치형부를 갖고, 상기 제 2 분할 링의 상기 치형부는 상기 파이프 요소의 상기 외부 표면과 맞물리는, 제 2 분할 링을
    더 포함하는, 결합부.
  21. 제 12항에 있어서, 상기 파이프 요소들은 평평한 단부 파이프 요소들, 원주 방향으로 그루브 형성된 파이프 요소들, 및 숄더 단부 파이프 요소들로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 결합부.
  22. 제 12항에 있어서, 상기 표면들은, 상기 연결 부재들이 서로 접촉할 때 상기 파이프 요소들의 상기 외부 표면들과 맞물리는, 결합부.
  23. 제 12항에 있어서, 상기 리브들은 각 상기 리브들 사이에 위치된 갭들에 의해 서로 분리되는, 결합부.
  24. 단부간의 관계로 파이프 요소들을 결합하는 방법으로서,
    상기 파이프 요소들을, 서로 마주보게(facing) 위치된 제 1 및 제 2 단부들을 갖는 변형되지 않은 단일 밴드와 상기 밴드의 대향 측부들을 따라 단부간에 위치된 복수의 아치형 리브들에 의해 한정된 중앙 공간에 삽입하는 단계로서, 상기 리브들 각각은 상기 파이프 요소들의 외부 표면의 곡률 반경과 동일한 곡률 반경을 갖는 표면을 갖는, 삽입 단계와;
    상기 리브들의 상기 표면들을 상기 파이프 요소들의 상기 외부 표면들과 맞물리게 하도록, 상기 제 1 및 제 2 단부들을 서로 유입하여, 상기 리브들 사이에서 상기 밴드를 변형하는, 유입 단계를
    더 포함하는, 방법.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 중앙 공간 내에 위치되고 상기 밴드의 상기 측부들 중 하나의 측부를 따라 상기 리브들에 인접하게 위치된 분할 링을 압축하는 단계를 더 포함하고, 상기 분할 링은 복수의 치형부를 갖고, 상기 치형부는 상기 분할 링의 압축시 상기 파이프 요소들 중 하나와 맞물리게 되는, 방법.
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