KR100515807B1 - 접착 본드가 구비된 압축물과 결합된 관상 몸체를포함하는 조립체 - Google Patents

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Abstract

제 1 및 제 2 관상 몸체를 결합하는 조립체를 개시한다. 결합 조립체는 제 1 관상 몸체의 한 부분을 형성하고, 내측 용기 표면 영역을 한정하는 슬리브 구조물과, 슬리브 구조물내에 최소한 부분적으로 수용되고 제 2 관상 몸체에 통합적으로 형성되거나 제 2 관상 몸체에 의해 구성되거나 또는 상기 제 2 관상 몸체에 고정 가능한 압축 인가 조립체 및 횡팽창성 부재의 외측 표면 영역과 횡팽창성 부재에 슬리브 구조물을 연결하는 내측 용기 표면 영역 사이에 위치된 경화된 접착성 결속부를 포함한다. 압축 하중 조립체는 최소한 외측 표면 영역에서 횡방향으로 연장가능하고 경화된 접착성 결속부에 대해 상대적으로 배치되어서, 외측 표면 영역의 팽창이 경화된 접착성 결속부에 횡방향으로 압축 하중을 인가하게 된다. 그러므로, 접착성 결속부의 강도는 종방향 그리고/또는 비틀림 하중에 의해 결합 조립체에 인가되는 전단 응력보다 강화된다.

Description

접착 본드가 구비된 압축물과 결합된 관상 몸체를 포함하는 조립체{ASSEMBLY INCLUDING TUBULAR BODIES MATED WITH A COMPRESSION LOADED ADHESIVE BOND}
본 발명은 횡방향 압축 하중에 의하여 강화되는 접착성 물질과 결합되는 2 개 또는 그 이상의 몸체를 포함하는 조립체에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 종방향 그리고/또는 비틀림 방향의 하중에 의하여 접착성 결속에 횡방향으로 가해지는 응력을 감소시킴으로써, 접착성 결속의 강도를 강화시키는 조립체에 관한 것이다.
동축에 인가되는 강한 하중 그리고/또는 강한 내부 동작 압력을 조절할 수 있는 용기 및 그 밖의 콘테이너는 여러 기술 분야에서 확인할 수 있고, 또한 예를 들어, 관상 버팀목 및 로켓 모터 케이싱으로 사용되는 용기와 같이 여러 발명에 개시되어 있다.
상기와 같은 여러 발명은 용기의 한 쪽 끝단 또는 양쪽 끝단이 적당한 종단 부속품과 맞물리도록 이루어지는 것이 요구된다. 종단 부속품에 끼워진 가압 용기의 일예는 소형의 군사 로켓 조립체의 케이스 조립체로서, 도 9의 조립도에서 참조 번호 900으로 도시되었다. 상기의 실시예에서, 케이스 슬리브(902)를 포함하는 케이스 조립체(900)는, 전방의 소켓 끝 부분(904)이 전방의 종단 부속품(908)에 맞물리는 부분(910)을 제공하고, 후미의 소켓 끝 부분(906)은 후미의 종단 부속품(912)에 맞물리는 부분(914)을 제공한다. 그리고, 도 9에는 도시되지 않았지만, 후미의 종단 부속품(912)은 노즐 조립체와 완전히 결합되거나, 상기 노즐 조립체에 견고하게 고정되도록 구성될 수 있다. 반면에, 전방의 종단 부속품(908)은 공기 역학적 원뿔 부재, 탄두, 다른 구조적 요소, 및 상기 여러 요소와의 결합체에 동일한 형태로 연결될 수 있다. 종단 부속품(908,912)이 노즐 조립체와 원뿔의 부재 등에 견고히 부착되도록 하기 위한 효과적인 메카니즘은 상기의 각 요소들을 용접하거나, 볼트로 조이거나, 접착성 물질로 접합하거나, 스크류로 조이거나, 철사로 감거나, 기타 다른 방법으로 결합하는 것이다.
종단 부속품(908,912)은 접착성 결속에 의하여 케이스 슬리브(902)에 연결된다. 접착성 결속은 로켓 모터 케이싱(902)의 소켓 끝 부분(904,906), 및 전방과 후미의 종단 부속품(908,912)에 각각 맞물리는 부분(910,914) 사이의 정해진 표면에, 중합성 접착제 또는 기능적으로 이와 유사한 접착체를 공급하거나 인-시튜로 상기 접착제를 경화시킴으로써 이루어진다.
정상적인 동작 과정에서, 케이스 슬리브(902)와, 종단 부속품(908,912) 사이의 다른 요소들에 의해서 유발되는 동축상의 하중 차이(도 9에서 화살표 La로 표기된 방향), 내부 압력, 로켓 조립체(900)의 가속 및 갑작스런 감속으로 인하여 접착제 내부에는 전단 응력이 증가한다. 게다가, 하중이 전달되는 경로는 선형이 아니기 때문에 마디 부분의 전단 조인트는 고유의 모멘트를 가진다. 이러한 모멘트는 접착성 결속 시스템에 있어서, 횡방향으로(또는 법선 방향으로) 응력의 증가를 유발시킨다. 일부 경우에는, 접착성 결속이 이러한 동작 상태에 대하여 전단 응력 및 법선 응력을 견딜만큼 충분한 강도를 가지지 못한다. 종단 부속품(908,912)이 케이스 슬리브(902)의 전방 및 후미 소켓 끝 부분(904, 906)에 연결되는 접착성 결속에 있어서의 취약함을 보상하기 위하여, 접착성 결속을 강화시킬 수 있는 보충용 기계적 페이스너(도시되지 않음)가 자주 요구되고 있다. 일반적인 보충 페이스너는 팝 리벳, 표준 너트 및 볼트, 또는 종단 부속품에 관상 단편과 섬유를 이어주는 볼트와 같은 블라인드 페이스너를 구비한다. 보충용 기계적 페이스너 장비가 없이는, 접착성 결속에 작용되는 강력한 전단 응력 및 법선 응력에 의한 대향하는 결속 표면에 파손을 발생시킬 수 있다.
강화제로서 작용하는 종래의 보충용 기계적 페이스너의 유효한 역할에 불구하고, 비용 및 무게의 문제로 인하여 상기 페이스너가 적극적으로 사용되지 않고 있다. 실제 시장 경제에 있어서는 특정 분야에서 금지와 다름없을 정도의 비용이 소요되는 보충적인 기계적 페이스너를 충분히 사용할 수 있을 정도로 비용을 절감하는 것이 요구된다. 또한, 설계 목적 부분에 있어서는, 합성 케이스의 베어링 응력에 의하여, 기계적 페이스너가 선형 설계를 어렵게 하기 때문에, 상기 기계적 페이스너를 사용하지 않는 것이 바람직하다.
따라서, 접착성 결속에 의하여 적어도 하나의 종단 부속품에 연결되는 용기를 포함하는 조립체에 대하여, 보충용 기계적 페이스너가 없이 동작 과정에서 발생하는 큰 전단 응력을 견딜 수 있는 접착성 결속의 설계가 요구되어 진다.
본 발명은 상기에서 기술된 분야 뿐만 아니라 이와 관련된 분야의 문제점을 해결하는데 그 목적이 있다.
상기한 요점에 따라서, 압축이 인가되는 경화된 접착성 결속부를 포함하는 실질적인 제 1 및 제 2 관상 몸체에 맞물리도록 조립체를 제공함으로써 본 발명의 목적을 달성한다. 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 결합 조립체는 제 1 관상 몸체의 일부를 구성하고, 내부의 소켓 표면 영역을 포함하는 슬리브 구조물과, 제 2 관상 몸체에 완전히 결합되거나, 제 2 관상 몸체에 의해 구성되거나 혹은 제 2 관상 몸체에 고정이 가능한 압축 인가 조립체를 포함한다. 상기 압축 인가 조립체는 그 사이에 경화된 접착성 결속부가 위치된 슬리브 구조물에 적어도 부분적으로 수용되고, 압축 인가 조립체의 외부 표면 영역은 슬리브 구조물의 내부 소켓 표면 영역과 결합된다. 압축 인가 조립체는 적어도 외부 표면 영역에 횡방향으로(또는 방사상으로) 팽창될 수 있고, 외부 표면 영역의 확장은 경화된 접착성 결속부에 횡방향으로 압축 하중을 가하도록 배열된다. 압축 인가 조립체의 외부 표면 영역의 확장은 접착성 결속부에 대하여 법선 방향으로 접착성 물질에 압축 하중을 전달하기 때문에, 길이 방향 그리고/또는 비틀림 방향의 하중에 의한 접착성 결속부에 가해지는 횡방향 응력을 감소시키고, 그에 따라 접착성 결속부의 강도를 증가시킨다. 압축 응력, 즉 반대의 인장 응력은 증가되지만, 법선 응력은 감소되거나 또는 제거된다.
상기에서 언급된, "접착성 결속부에 대한 횡방향" 및 "법선 방향"은 동축 부재, 특히 전적으로 측면으로 하중이 전달되는 경우보다 압축 인가 조립체가 큰 측면 부재에 하중을 전달하는 경우를 나타낸다.
상기에서 언급된, 실질적인 관상 몸체는 원형 또는 다각형(즉, 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형) 단면을 갖는 긴 몸체를 포함한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 압축 인가 조립체는 예를 들어, 결속 조인트의 전단 강도를 극대화하기 위하여, 결속 조인트에 기계적인, 기압에 의한, 그리고/또는 수압에 의한 횡방향 압축 하중의 여러 레벨을 전달하도록 설계될 수 있다. 상기 압축 인가 조립체는 다양한 크기 및 형태를 갖는 비압축 용기 및 압축 용기에 장착될 수 있다. 상기 압축 인가 조립체는 (1) 인가되는 동축 하중에 무관한 일정한 압축성 선-하중, (2) 이와 관련되어 인가되는 동축 하중 그리고/또는 내부 압력에 의하여 응력을 받고, 영향을 받는 조인트에 인가되는 여러가지 압축성 하중에 대하여 적용되도록 설계 및 정렬될 수 있다.
또한, 상기에서 기술된 조립체들이 접착성 결속부를 강화하기 위하여 보충용 기계적 페이스너의 사용을 미리 배제하지는 않았지만, 본 발명의 다양한 실시예에 따라서 구성되는 압축 인가 조립체는 상기 보충용 기계적 페이스너를 필요로 하지 않는다.
상기에서 기술한 본 발명의 원리는 특히, 합성물-금속, 금속-금속, 합성물-합성물 간에 형성되는 접착성 결속 조인트에 적용할 수 있는 것 이외에도, 모든 형태의 접착성 결속 조인트에 적용할 수 있다. 또한, 상기 조인트는 PVC/PVC 조인트와 같이 비-강화성 중합체 구조를 포함하는 상호 연결에 사용할 수 있어, 그 제한이 없다. 더욱이, 본 발명의 원리는 특히, 소형의 군사적인 로켓 모터에 적용 가능하지만, 예를 들어, 버팀목 튜브, 파이프 결합체, 파이프 종결부, LPG(Liquified Petroleum Gas) 탱크 등과 같이 제한없이 다른 분야에 적용 가능하다.
이하 본 발명의 목적, 특징, 및 이점은 첨부한 도면에 의거하여 하기의 상세한 기술로부터 자세히 설명될 것이다.
첨부한 도면은 본 발명의 다양한 실시예를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 압축 인가 조립체를 포함하는 결합 조립체의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축 인가 조립체를 포함하는 결합 조립체의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 도 1과 유사하지만 수정된 압축 인가 조립체를 포함하는 결합 조립체의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 도 2와 유사하지만 수정된 압축 인가 조립체를 포함하는 결합 조립체의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압축 인가 조립체를 포함하는 결합 조립체의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압축 인가 조립체를 포함하는 결합 조립체의 단면도이다.
도 7A 및 도 7B는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압축 인가 조립체를 포함하는 결합 조립체의 단면도 및 분해도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압축 인가 조립체를 포함하는 결합 조립체의 단면도이다.
도 9는 종단 부속품을 포함하는 케이스 조립체의 분해 사시도이다.
도 10은 접착성 결속 조인트의 압축 하중과 전단 강도 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
문제점에 대한 광범위한 연구후에, 발명자들은 접착성 결속 조인트의 압축 하중(도 9에서 Lc 방향인 횡방향 또는 방사 방향)과, 파괴 전까지 견딜수 있도록 횡방향으로의 압축 하중과 종속되는 접착성 결속 조인트인 전단 응력 양 사이의 관계를 조사함에 의하여 상기한 목적을 달성하기 방법을 찾아내었다. 이 연구의 결과는 도 10의 그래프의 형태로 요약된다.
도 10을 참조하여, 그래프의 세로축은 조인트에 대하여 수직인 방향을 따라, 접착성 결속 조인트에 있는 응력(psi)(여기서, 응력은 부하/lbs내 단면적/단위 면적)과 같다.) 또는 법선 응력을 나타낸다. 네가티브 법선 응력, 예를 들어 도 10에서 횡좌표 아래에 있는 응력은 압축 응력으로 정해지며, 이에 반하여 포지티브 법선 응력 예를 들어, 도 10에서 횡좌표 위에 있는 응력은 장력 응력으로 정해진다. 그래프의 횡좌표는 접착성 결속 조인트내에서 작용하는 전단 응력(psi)으로 나타내어 진다. 도 10에 도시된 바와 같이, 접착성 결속 조인트의 압축 하중은 최대로 허여할 수 있는 전단 응력, 즉, 파괴전까지 접착성 결속 조인트가 견딜수 있는 응력의 양만큼 예를 들어, 다른 압축 하중에 종속되지 않으면서 비교가능한 접착성 결속 조인트에 대하여 약 50% 만큼이다.
접착성 결속 조인트상에 작용하는 전단 응력은 축상 하중에 의하여 발생되기 때문에, 전단 강도를 최적화하는데 적절한 압축 하중의 레벨은 경계 결속 표면의 표면적(예: 직경 및 축 길이 모두)에 의존한다. 그러므로, 적절한 결속 조인트 면적을 선택함에 의하여, 횡방향 압축 하중은 결속 전단 강도를 심지어 도 10에 도시된 그 이상 만큼 증가시킨다.
이하에서 조립체들의 다양한 실시예를 설명하며, 실시예 각각은 횡방향(또는 방사)에서 외측 방향으로 팽창할 수 있는 외부 표면 영역을 갖는 압축 인가 조립체를 적어도 하나를 가지며, 압축 인가 조립체의 외부 표면 영역의 외부로의 팽창이 공동내에서 임의로 밀봉될 수 있는 접착성 결속 물질의 전단 강도를 증가시키는 접착성 결속 물질에 적용되어질 압축 하중을 유발하도록, 압축 인가 조립체들은 접착성 결속 물질에 대하여 구축 및 배열된다.
도면을 보다 자세히 참조하여, 도 1은 발명의 조립체의 일실시예를 보여주며, 이 조립체는 일반적으로 도면 부호 100에 의하여 지시된다.
조립체(100)는 도면 부호 102에 의하여 지시되며, 접착성 결속에 미리 하중을 인가하기 위한 압축 인가 조립체를 포함한다. 압축 인가 조립체(102)는 쐐기 부재(110) 및 횡팽창성 부재(130)를 포함하며, 각각은 실시예에 나타낸 바와 같이 원통 형태를 갖는다. 여기서, 부재(130)는 방사상으로 팽창할 수 있다. 쐐기 및 횡팽창성 부재(110,130)는 동일한 종축(Ax)을 공유한다.
도 1에서, 쐐기 부재(110)는 제 1 단부(114) 및 제 2 단부(118)를 가지며, 제 1 단부(114)에 있는 베이스(112)를 포함한다. 연장된 튜브(116)는 일체로 형성되며, 베이스(112)쪽으로 확장하고, 제 2 단부(118)와 경계를 이루므로써, 개구된 원통형 챔버(120)를 한정한다. 연장된 튜브(116)는 제 1 및 제 2 단부(114,118) 사이에 프로스트로-콘(frustro-cone) 형태로 보여지도록 방사상 안쪽으로 좁아지는 테이퍼진 외측 표면 영역(122: 또한 쐐기 부재의 테이퍼진 영역으로도 설명된다)을 포함한다. 도 1에는 도시되지는 않았지만, 쐐기 부재(110)는 제 2 몸체의 일부로 구성할 수 있고, 또는 제 2 몸체에 일체로 형성될 수 있거나, 또는 제 2 몸체에 견고하면서 안정하게 부착될수 있고, 단부 차폐물(도 1에 도시되지 않음)로서는 예를 들어 한정하지 아니하고, 용접(welding joints), 볼트, 접착 조인트, 나사 결합 등, 또는 이들의 조합 방식이 이용될 수 있다.
횡팽창성 부재(130)도 제 1 및 제 2 단부(134,138)와, 제 1 단부(134)에 있는 베이스(132) 및 베이스(132)로 확장되고 제 2 단부(138)에 경계지어지는 연장된 튜브(136)를 포함하여, 개구된 실린더형 챔버(140)을 한정한다. 실시예에서 보여진 바와 같이, 연장된 슬롯(158)의 적어도 하나는 제 1 단부(134)부터 종축 방향 및 튜브(136)의 길이의 부분을 따라서 연장된다. 연장된 튜브(136)는 제 2 및 제 1 단부(138,134) 사이에 방사상 안쪽으로 점점 좁아지는 테이퍼진 내측 표면 영역(142: 또한 횡팽창성 부재의 테이퍼 영역이라고도 한다). 테이퍼 영역(122,142)은 바람직하게 동일한 테이퍼율을 갖는다.
조립체(100)는 제 1 몸체(160)의 한 부분을 형성하고 내측 용기 표면 영역(166)을 한정하는 슬리브 구조물(162)과, 용기 단부(168)를 추가로 포함한다. 슬리브 구조물(162)은 매우 견고함이 바람직하다. 도 1에서, 횡팽창성 부재(130)는 부분적으로 슬리브 구조물에 의하여 수용되고, 이 횡팽창성 부재의 테이퍼 영역(142)은 슬리브 구조물에서 더 멀리 배치된 좁은 단부와 그것보다는 넓은 단부를 포함한다.
주변의 심(150,1520)은 원주 형태로 횡팽창성 부재(130)의 외측 표면 영역(146)을 둘러싸며, 종축 방향으로는 서로 이격된다. 심(150,152)은 일체로 형성될 수 있고, 또는 횡팽창성 부재 또는 제 1 몸체(160)과 연결될 수 있다. 내측 용기 표면 영역(166) 및 횡팽창성 부재 그룹의 외부 표면 영역(146) 각각은 고리형 공동(164)의 내측 및 외측 표면을 한정한다. 반면, 심 링(150,152)은 공동(164)의 단부를 한정한다. 심 링(150,152)의 방사상의 면적 및 심 링(150,152) 사이의 세로 방향 간격은 바람직한(때때로 균일한) 두께 및 바람직한 길이의 공동(164)을 나타내도록 각각 선택된다. 고리형 공동(164)은 하나 또는 그 이상의 레진 또는 경화되어 접착성 결속을 형성하는 접착제를 포함한다.
실시예에서 나타내는 바와 같이, 횡팽창성 부재(130)는 용기 단부(168)에 접하는 견부를 가져서 위치를 정하는 것을 용이하게 하며, 제 1 몸체(160)에서 횡팽창성 부재(130)의 과잉 동작을 제한하는 플랜지(148)를 포함한다.
적어도 쐐기 부재의 테이퍼 영역(122)의 부분은 수용할 수 있으며, 무부하 위치와 하중 인가 위치 사이에서 횡팽창성 부재(130)에 대하여 움직일 수 있다. 무부하 위치에서, 쐐기 부재의 테이퍼 영역(122)의 각 부분은, 횡방향 면적에서, 횡팽창성 부재 그룹의 테이퍼 영역(142)의 종축에 대응하는 부분보다 크지 않으므로, 테이퍼 영역(142)은 테이퍼 영역(122)에 의하여 횡방향으로 팽창되지 않는다. (A) 바꾸어 말하면, 슬리브 구조물(162)를 향하며, 하중 인가 위치으로부터의 쐐기 부재(110)의 상대 이동은, 쐐기 부재의 테이퍼 영역(122) 부분이, 횡팽창성 부재의 테이퍼 표면 영역 및 외부 표면 영역(142,146)의 종방향에 상응하는 부분을 횡방향 외부쪽으로 접촉하여 압력을 가하므로써, 공동(164)내 경화된 접착 물질에 압축 하중을 인가하게 된다. 슬롯(158)은 횡팽창성 부재의 테이퍼 영역(142)의 외부쪽으로 구부러짐이 용이하다. 접착제로부터 이동된 부하는 횡팽창성 부재(130)에 대한 쐐기 부재(110)의 축상의 위치를 정하는 것을 조절함에 의하여 제어될 수 있다.
실시예에서 나타내어진 바와 같이, 쐐기 및 횡팽창성 부재(110,130)는 보완적인 나사 가공된 표면(154,156) 각각을 포함한다. 횡팽창성 부재의 나사 가공된 표면(156)은 플랜지(148)상에 형성된다. 반면, 쐐기 부재의 나사 가공된 표면(154)은 예를 들어, 인접하는 베이스(112)와 같은 쐐기 영역(110)의 대응 영역 상에 형성된다. 보완적인 나사 가공된 표면(154,156)은 서로 유기적으로 횡팽창성 부재(130)에 대하여 쐐기 부재(110)를 회전시킴에 의하여 치합되므로써, 바람직한 방사상 팽창 레벨 이상의 정확한 제어를 제공하기 위한 메카니즘을 제어하는 압축 하중이 제공된다(그러므로 압축 하중은 접착성 결속 조인트에 적용된다).
본 발명의 또 다른 실시예를 도 2 내지 도 8을 참조하여 설명한다. 이 실시예의 구조 및 동작의 이해를 쉽게 하고, 그리고, 간결하게 하기 위해, 도 1의 실시예에서의 구성 성분의 구조 그리고/또는 기능에 대응하는 도 2 내지 도 8의 실시예에서의 구성 성분은 상기 도 1에서의 구성 성분을 나태내도록 이용된 참조 부호와 대응해서 앞 번호를 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8로 대치하여 동일한 참조 부호로 나타낸다. 예를 들어, 도 1에 도시된 압축 인가 조립체(102)의 구조에 대응하여 도 2에서 참조 부호 202로 나타낸다.
본 발명의 실시예 2에 따른 조립체는 도 2에 도시되고, 참조 부호 200으로 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 쐐기 및 횡팽창성 부재(210, 230)가 각각 상기 쐐기 부재의 테이퍼 부분(222) 및 횡팽창성 부재의 테이퍼 부분(242)이 좁은 단부보다는 슬리브 구조물(162) 내에 배치된 넓은 단부를 갖는 방식의 슬리브 구조물(262)로 제시된다(그러므로, 테이퍼 부분들(222, 242)은 도 1에 도시된 실시예 1의 테이퍼 부분(122, 142)보다 슬리브 구조물(262)에 대해서 반대 방향으로 가늘어진다). 바람직하게, 쐐기 부재의 테이퍼 부분(222)은 상기 횡팽창성 부재의 테이퍼 부분(242)과 같이 동일한 방향 및 비율로 가늘어진다.
도 2에 도시되지는 않았지만, 상기 쐐기 부재(21)는 일체형, 또는 그와 반대로 용접 접합, 볼트 접합, 접착제 접합, 나사 결합, 그와 유사한 방법, 또는, 다른 조합의 한정없이 두 개의 몸체(즉, 단부 마감)를 견고하고 안전하게 접합시켜 형성할 수 있다.
실시예 1에서와 같이, 주변 쐐기 링(250,252)은 접착성 결속 접합을 이루도록 하나 또는 그 이상의 레진 또는 접착제를 제공하는 실질적인 고리 모양의 공동(264)을 형성하는 외부 표면 부분(246)의 주위를 둘러싼다.
상기 쐐기 부재(210)의 테이퍼 부분(222)의 일부분은 내부에 제공되어지고, 그리고, 무하중 위치와 하중 인가 위치 사이에서 상기 횡팽창성 부재(230)와 비례해서 움직일 수 있다. 상기 무하중 위치에 있어서, 상기 쐐기 부재의 테이퍼 부분(223)의 각 부분은 상기 횡팽창성 부재의 테이퍼 부분(242)과 수직적으로 대응하는 부분보다 측면 크기가 크지 않고, 그래서, 상기 테이퍼 부분(242)은 상기 테이퍼 부분(222)에 의해 팽창되지 않는다. 역으로, 상기 슬리브 구조물(262)로부터 멀리 떨어지고, 상기 하중 인가 위치 내의 상기 쐐기 부재(210)의 움직임은 상기 쐐기 부재의 테이퍼 부분(222)의 적어도 한 부분과 접촉을 야기하고, 상기 공동(264) 내에 경화된 접착 물질을 압축하도록 상기 횡팽창성 부재의 테이퍼 부분 및 외부 표면 부분(242,246)과 종방향으로 대응하는 횡방향 외부로 작용한다. 상기 접착제로 전달되는 하중은 상기 횡팽창성 부재(230)와 관련해서 상기 쐐기 부재(210)의 축 위치를 조정하는 것에 의해 조절될 수 있다.
상기 쐐기 및 횡팽창성 부재들(210, 230)은 각각 상호 보완적인 나사 가공된 표면들(254, 256)을 포함한다. 상기 보완적인 나사 가공된 표면들(254, 256)은 횡팽창성 부재(230)와 관련하여 상기 쐐기 부재(210)를 회전시키는 것에 의해 상호 보완적으로 맞물려진다. 또한, 상기 보완적인 나사가공된 표면들(254, 256)은 바람직한 횡방향 팽창 레벨 이상의 더 정밀한 조절을 제공하기 위한 압축 하중 제어 메카니즘으로서 기능할 수 있다(그러므로, 압축 하중은 접착성 결속 접합에 인가된다).
반면, 상기 조립체(200)는 상호 보완적인 나사선 표면없이 제공된다. 이 경우, 상기 조립체(200)의 제 1 및 제 2 몸체들은 별개로 움직이고, (예를 들어, 상이한 축 하중에 의해), 상기 쐐기 부재의 테이퍼 부분(222)은 상기 횡팽창성 부재의 테이퍼 부분(242)까지 이동되어, 이 결과로, 상기 횡팽창성 부재의 외부 표면 부분(246)의 횡방향 팽창이 증가하고, 상기 공동(264)에 배치된 접착제 상에 전달된 압축 하중이 증가한다. 따라서, 압축 하중은 상기 조립체(200)에 배치된 축 하중에 의존된다.
더 넓은 견지에서, 상기 언급된 구조 및 압축 인가 조립체들의 다양화 및 변경은 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위에서 실시될 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시된 압축 인가 조립체(302)에 있어서, 상기 쐐기 부재(310)는 쐐기 부재의 테이퍼 표면 부분(322)의 전체 길이를 따라서 확장하는 나사선을 갖으며, 상기 횡팽창성 부재(330)는 상기 횡팽창성 부재의 테이퍼 표면 부분(342)의 전체 길이를 따라서 확장하는 상호 보완적인 나사선(356)을 갖는다. 이 실시예 3의 상호 보완적인 나사선 표면은 반대 방향으로 테이퍼진 부분을 갖는 도 2의 압축 인가 조립체(202)와 함께 동시에 사용될 수 있다.
이 실시예의 다른 변형에 따르면, 추가 또는 선택적 압축 하중 제어 메카니즘을 갖는 압축 인가 조립체는 이 발명의 범위 내에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 압축 인가 조립체(4020)에 있어서, 상기 압축 하중 제어 메카니즘은 상기 횡팽창성 부재(430)의 베이스(432)의 중심을 관통하여 한정된 보어(474), 상기 쐐기 부재(410)로부터 확장하는 나사 가공된 표면(472)을 갖으며, 상기 보어를 관통하도록 연장된 돌출부(470), 및 압축 하중을 조절하는 부재(478), 즉, 상호 보완적인 나사선 표면(472)의 나사선 표면(480)을 갖는 개구부(도면부호 없음)를 갖는 너트를 포함한다. 상기 압축 하중 조절 부재(410)는 상기 횡팽창성 부재의 외부 표면 부분(446)에 원하는 팽창도를 전달하기 위해, 상기 횡팽창성 부재의 테이퍼 부분(442)과 관련해서 상기 쐐기 부재(410)의 테이퍼 부분(422)의 종방향 위치를 제어하는 것을 조정할 수 있다(그러므로, 압축 하중은 접착성 결속에 인가된다(도 4에 도시안됨)).
반면, 본 발명의 압축 인가 조립체는 상호 보완적인 나사선 또는 쇄기 부재와 횡팽창성 부재들 사이에 관계된 위치 조절용 다른 고정 부재들 없이 사용될 수 있다.
도 5에 도시된 조립체(500)은 압축 하중 전달용 복합 기계 및 공기압(또는 유압) 기계를 사용하고, 특별히, 일정 기압이 유지된 튜브와 함께 사용하기에 적합하다. 도시된 실시예에 있어서, 상기 쐐기 부재(510)는 상기 횡팽창성 부재(530) 내에 배치되고, 공기압(또는 유압)으로 이동된다. 상기 압축 인가 조립체(502)의 압축 하중은 상기 횡팽창성 부재의 테이퍼 부분(542)까지 상기 쐐기 부재의 테이퍼 부분(522)을 구동하고, 상기 횡팽창성 부재의 외부 표면 부분(546) 밖의 적어도 일부분으로 팽창한다. 상기 테이퍼 부분(542)의 팽창은 상기 고리 모양의 공동(564)에 위치된 접착제에 압축 하중을 전달한다. 상기 오-링(588)은 챔버(540)를 밀봉하는 실(seal) 및 적용된 공기압(또는 유압) 하중을 유지하는 기능을 한다. 접착제, 즉, 무하중 위치와 하중 인가 위치 사이의 상기 쐐기 부재(510)의 움직임에 전달되는 압축 하중의 레벨은 이용된 조립체(500)의 내부 압력을 조정하는 것에 의해 제어될 수 있고, 그러므로, 상기 횡팽창성 부재(530)와 관련해서 상기 쇄기 부재(510)의 축 위치는 제어될 수 있다.
본 발명의 다른 변형예가 도시된 도 6에서, 압축 인가 조립체(690)는 탄성 요소(690)를 추가로 포함하는데, 이 탄성 요소는 고무 또는 높은 프와송비(Poisson ratio)를 갖는 다른 물질 또는 인장 해제시 수축되어 원래 부피로 복귀하거나 원래 크기와 유사한 크기로 복귀하는 재질이다.
횡팽창성 부재(636a)는 베이스(632)로부터 연장된 내외측 환상부(636a,636b)를 갖는데, 각 환상부(636a,636b)는 탄성 요소(690)를 수용하는 환상 채널을 한정한다. 쐐기 부재(610)의 베이스(612)는 그의 주변부로부터 탄성 요소(690)로 연장된 플레어(flare) 형상의 환상부(616)를 포함한다. 압축 하중 제어 매커니즘은 내측 환상부(636a)을 통해 한정된 보어와, 베이스(612)의 중심으로부터 보어을 통해 연장된 돌출부(670), 및 돌출부(670)의 나사가공된 표면 영역과 상호 보완하는 나사가공된 표면 영역이 구비된 어퍼처를 갖는 압축 인가 조정 부재(678), 즉 너트를 포함한다. 압축 하중 조정 부재(678)는 돌출부(670)에 대해 회전이 가능하여, 탄성 요소(690)를 무하중 위치와 하중 인가 위치 사이에서 이동하도록 하는 종방향 압축 하중을 발생시킨다. 무하중 위치에서, 탄성 요소(690)는 그가 횡팽창성 부재의 외측 표면 영역(646)을 팽창시키지 않을 정도로 종방향으로 압축되지 않는다. 하중 인가 위치에서, 쐐기 부재의 외측 표면 영역(622)의 최소한 한 부분의 횡방향 면적이 이 부분과 대응하는 횡팽창성 부재의 내측 표면의 종방향 면적보다 커질 정도로, 탄성 요소(690)는 종방향으로 압축되어 횡팽창성 부재의 외측 표면 영역(646)을 횡방향 외측으로 팽창시켜서, 공동(664)내의 경화된 접착성 결속에 횡방향으로 압축 하중을 인가하게 된다.
또한, 본 발명의 범주내에서 압축 인가 조립체는 2개 이상의 부재(즉 쐐기와 횡팽창성 부재)와, 다수의 요소를 포함하는 부재들이 구비된 압축 인가 조립체를 포함한다. 한 예로, 도 7A 및 도 7B에 도시된 압축 인가 조립체는 제 1 및 제 2 쐐기 요소(792,796)를 포함하는 쐐기 부재(710)를 포함하는데, 제 1 쐐기 요소(792)는 나사가공된 표면(794)을 갖고, 제 2 쐐기 요소(796)는 횡팽창성 부재(730)의 테이퍼 표면 영역과 접촉하여 횡방향으로 팽창시키도록 배열된 테이퍼 표면 영역(722)을 갖는다. 제 1 쐐기 요소(792)는 횡팽창성 부재(730)에 대해 상대 이동이 가능하여, 제 2 쐐기 요소(796)를 무하중 위치와 하중 인가 위치 사이에서 미끄럼 운동시킨다. 하중 인가 위치에서, 제 2 쐐기 요소의 테이퍼 영역(722)의 한 부분은 이 부분과 대응하는 횡팽창성 부재의 외측 표면 영역(746)의 종방향 부분과 접촉하여 횡방향 외측으로 가압하므로써, 슬리브 구조물(762)에 의해 부분적으로 한정된 공동(764)내에 있는 경화된 접착 물질에 압축 하중을 인가하게 된다. 접착제로 전달된 하중은 횡팽창성 부재(730)에 대해 제 1 쐐기 요소(792)의 축방향 위치를 조정하는 것에 의해 제어된다.
도 8은 압축 인가 조립체(802)를 포함하는 조립체(800)의 다른 실시예를 도시하고 있고, 이 압축 인가 조립체(802)는 내부 쐐기 부재와 함께 연동하지 않는 횡팽창성 부재(830)를 포함한다. 접착성 결속상에 인가되는 압축 하중은 횡팽창성 부재(830)의 외측 표면 영역(846)과 제 1 몸체(860)의 내측 표면 영역(866) 사이에서 한정되는 공동(864)내에 있는 접착 물질을 분사하고 경화시키는 것에 의해 달성된다. 이어서, 횡팽창성 부재(830)는 공압적으로 인가된다. 바이스(vice)와 같은 축방향 구속물(미도시)이 공압적 인가중에 부재(830)의 축방향 팽창을 방지하게 되어서, 부재(830)는 횡방향 외측으로 팽창되도록 가압되어 하중을 접착성 결속 조인트로 전달하여 결속 조인트를 압축하게 된다. 횡팽창성 부재(830)는 원주 방향으로 휘어지도록 설계되어, 공압적 인가가 부재(830)를 영구적으로 변형시키고 구조물(830)내의 내압이 감소되어도 접착제상에 인가되는 압축 하중이 완전하게 해제되지 않는다.
전술된 실시예들의 다양한 변형과 수정은 다음의 예를 통해 포함하는 본 발명의 범주내에 포함된다.
(a) 오직 하나의 쐐기와 횡팽창성 부재가 테이퍼 영역을 갖거나 또는 테이퍼 영역들이 다른 각도 그리고/또는 비율로 테이퍼 가공된다.
(b) 쐐기 부재 그리고/또는 횡팽창성 부재의 테이퍼 영역은 한 부분 또는 그의 전체 길이를 넘어서 연속적 또는 비연속적으로 연장하는 것에 의해 선택된다.
(c) 횡팽창성 구조물은 신축성 재질로 제조되어서, 쐐기 부재의 테이퍼 영역의 한 부분이 횡팽창성 부재의 챔버내로 삽입되는 것에 의해 횡팽창성 부재를 외측으로 구부러지게 하도록 촉구하게 된다.
(d) 횡팽창성 부재에는 하나 또는 다수의 슬롯이 구비되거나 또는 슬롯이 구비되지 않을 수 있고, 하나 또는 그 이상의 슬롯은 그루브와 같은 슬롯 가공된 부재로 대체될 수 있고, 이 슬롯 가공된 부재는 쐐기 부재를 경유해서 횡팽창성 부재에 인가된 하중을 분쇄하도록 설계된 횡팽창성 부재의 두께를 오직 부분적으로 넘어서 연장된다.
(e) 환상 공동은 한 예로 융기부에 의해 다수의 영역으로 분할될 수 있는데, 융기부는 횡팽창성 부재의 외측 표면 영역을 따라 종방향으로 또는 원주 방향으로 연장된다.
(f) 쐐기와 횡팽창성 부재의 단면은 다각형 또는 다른 형상이 될 수 있다.
(g) 횡팽창성 부재와 쐐기 부재의 각 테이퍼 표면중 하나 또는 양측 모두는 융기부, 돌출부 또는 그 상부에 일체 또는 비일체로 형성된 다른 형성물을 가질 수 있어서, 테이퍼 표면들은 이러한 형상물 위치에서 서로 각각이 접촉된다.
(h) 또한, 심 링은 분기된 심으로 대체되거나 또는 분기된 심이 심 링에 추가될 수 있는데, 분기된 심은 심이 접착 조인트의 결속 두께를 유지하는 한도내에서 횡팽창성 부재의 외측 주변 주위를 따라 연속적으로 연장되지 않는다.
전술된 실시예와 변형예의 구성요소와 형상은 원칙이 충족하는 다양한 결합내에서 결합되고 상호 교환되어서 본 발명의 목적을 달성한다는 것이 더욱 잘 이해될 것이다.
전술된 본 발명의 실시예에서 소형 전술 로켓 조립체의 케이스 조립체에 연결된 특정 설비가 발견된다. 이러한 조립체는 케이스 슬리브 구조물과, 케이스 슬리브 구조물의 선단에 배치된 선단 차폐물, 및 케이스 슬리브 구조물의 후단에 배치된 후단 차폐물을 포함할 것이다. 케이스 슬리브 구조물은 레진이 주입되고 필라멘트가 권취된 압력 용기가 될 수 있다. 단부 차폐물은 T7351 담금질과 같은 선택된 담금질 처리된 7075 알루미늄 합금과 같은 알루미늄 합금이나, 티타늄이나 스틸과 같은 다른 합금, 합성물 또는 플라스틱과 같은 우주공학 금속 합금으로부터 성형될 수 있다.
본 발명의 용기에는 기구적인 보조 페이스너가 필요하지 않고, 용기 또는 케이싱 벽들은 도 9에 도시된 케이스 슬리브(902)와 같이 단순하게 조립된 직선형의 벽 형태의 실린더와 같이 형성될 수 있다. 결속 표면 제조시 환경 친화적인 화공약품을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 압축 인가 조립체와 조립체의 결속된 조인트간의 협동적인 관계는, 인가된 횡방향 압축 하중 위치에서 접착 조인트의 파괴전에 조립체가 단부 차폐 구조물 또는 케이스 슬리브내에서 파괴되는 결과가 된다. 따라서, 케이스 조립체의 파괴는 파괴 예견이 매우 낮은 필 응력(peel stress) 때문에 접착성 결속 위치보다는 단부 차폐 구조물과 합성 케이스 조립체의 인자, 즉 직경과 벽 두께와 같은 인자를 적절히 선택하는 것에 의해 예견될 수 있고 조정될 수 있다.
적당한 접착제는 에폭시, 폴리이미드, 폴리에스터 및 폴리아미드를 포함하지만, 이들로 국한되지는 않는다. 접착성 결속에는 접합 위치에서 기계적 페이스너를 사용하지 않고도 적당한 강도가 제공될 수 있으므로, 압력 용기에는 접착 물질의 붕괴에 의해 야기되는 로켓 추진 자동점화 온도인 고유의 높은 온도의 IM 릴리프(relief)가 제공될 수 있다.
또한, 접착제 선택은 강도와 선택된 결합 표면의 물질과의 적합성을 근거로 하는 것이 바람직하다. 접착제의 가공성은 다른 중요한 고려 사항이다. 알루미늄 압축 인가 조립체를 위해, 바람직한 표면 제조 방법은 미국특허 제5,520,768호에 개시되어 있고, 이 문헌에 개시된 전체 내용은 여기에서 참조문헌으로 통합된다. 티타늄 압축 인가 조립체가 채용되는 것이 바람직한 경우에, 티타늄 기판의 표면 제조 방법은 여기에서 참조문헌으로 통합되는 미국특허 제5,660,884호에 개시되어 있다. 표면 제조용 재료로는 코단트 테크놀러지사(전의 티오콜사)로부터 시판되는 UF 3332가 사용될 수 있다.
단부 차폐 구조물과 케이스 슬리브 구조물간의 공동 또는 결속선 두께는 0.030 인치가 바람직하지만, 적용되는 용도에 따라 다른 두께도 만족될 수 있으면서 이 또한 바람직하다. 접착제를 공동내에 위치시키는 바람직한 방법은 분사이다. 필름, 모종삽, 브러시, 또는 분사 설비와 같은 다른 위치 방법들도 가능하다. 분사되는 접착제는 점도가 낮은 것이 바람직하다. 적당한 작동 포트라이프(potlife)가 더욱 바람직하다. 경화에 연관된 온도(즉, 접착제 경화에 요구되는 열과 경화중에 접착제에 의해 발생된 열)가 케이스 조립체에 손상을 주지 않거나 또는 추진체를 자동 점화시키지 않는 조건하에서 접착제가 선택되어야 한다. 일반적으로, 경화에 연관된 온도는 이러한 이유 때문에 180。F 이상을 초과해서는 안된다.
본 발명의 방법과 구조를 발전시키기 위해, 다양한 복합적인 표면 제조물들이 검토된다. 일반적으로 필 플라이(peel ply)라 칭해지는 해제 모직물(release cloth)이 경화전에 합성물의 표면에 통합된 후 본딩전에 벗겨져서 균일하면서 재생가능한 결속용 표면을 발생한다는 것이 발견되었다. 구조적 접착제 듀랄코 4525와 필 플라이를 결합시키는 것은 강도와 공정 둔감성(강인성) 측면에서 검사된 다른 표면 제조물과 접착제에 비해 높다. 뉴욕 브룩클린의 코트로닉스사에서 제조된 듀랄코 4525는 고온 매플 시럽과 유사한 점도를 갖는다. 이러한 접착제는 과도한 발열 반응을 나타내지 않으면서 적당한 포트라이프를 갖는다. 따라서, 필 플라이가 언프라임(unprime)된 듀랄코 4525가 비록 다른 표면 제조물이 만족된다 할지라도 용도에 따라 바람직하다(덱스터 하니졸 에어로스페이스 머터리얼사에서 제조된 EA 9394가 사용될 수 있다).
횡팽창성 부재에 의해 분배되는 하중이 결속부를 압축하지 않고 접착성 결속을 통해 전달되는 것 대신에 압축 하중으로서 접착성 결속에 횡방향으로 전달되도록 하기 위해서, 케이스 슬리브 구조물은 상대적으로 높은 경도를 갖는 물질로 제조되는 것이 바람직하다. 케이스 슬리브 구조물은 이러한 조건을 만족하는 다른 물질로 제조될 수 있고, 로켓 모터용으로 적당한 다른 방법으로 제조될 수 있지만, 바람직한 실시예에서는 합성물을 포함한다. 합성 케이스 슬리브는 토레이사에서 제조된 적당한 레진이 주입된 M308 토우(tow)와 같은 카본 토우가 사용되는 것으로 이해된다. 적당한 레진으로는 에폭시, 폴리이미드, 폴리에스터 그리고/또는 폴리아미드 조직의 레진을 포함하는데, 이러한 예들로 국한되지는 않는다. 합성 파이버는 케블라(kevlar), 글래스, 그리고/또는 카본이 될 수 있는데, 이러한 예들로 국한되지 않는다. 미국특허 제5,011,721호에 개시된 화학적으로 개조된 매트릭스 레진과 미국특허 제5,356,499호, 5,545,278 및 5,593,770호에 개시된 변형예와 적용예가 바람직하다. 각 미국특허의 개시 내용은 여기에서 참조문헌으로 통합된다. 이러한 매트릭스 레진은 전술된 티오콜사인 코단트 테크놀러지사, TCR 디비젼사로부터 얻을 수 있다.
벽 두께는 여러 가지 용도에 따라 변경될 수 있다. 층층의 적층물과 벽 두께에 의해 나타내어지는 합성 케이스 슬리브의 경도는 단부 차폐 구조물의 결합부의 신축성과 굽힘 강도에 적합하도록 설정되어서, 합성 케이스와 단부 차폐 구조물 모두가 동일한 양만큼 구부러져, 접착 조인트가 이를 파괴하는 필 현상과 결속부와 법선을 이루는 응력에 종속되는 것을 방지하게 된다. 전술된 공동 두께로 바람직한 0.030 인치는 처리하는 조인트를 둘러싸도록 충분한 두께이다.
다음의 국한하지 않는 예들에 의해 본 발명의 실시예가 보다 상세히 설명될 것이다.
예
예 Ⅰ
도 1에 도시된 형상과 동일하면서 제 1 실시예에 연계되어 설명된 4개의 스틸 압축 인가 조립체가 제작된다. 반경 방향으로 팽창 가능한 관상 구조물에는 6개의 축방향 슬롯이 포함된다.
모든 결속 표면은 메틸 클로로폼으로 디그리싱(degreasing)하는 증기와 지르코늄 실리케이트로 블래스팅(blasting)하는 왕모래(grit)에 의해 세정된다. 결속 표면들은 글리시독시프로필트리메톡시실란(glycidoxypropyltrimethoxysilane) 연결제의 0.4 중량% 나트륨 메타시릴케이트 용액과 5 중량% 버퍼된 용액(ph 5)로 처리된다. 그래파이트(graphite)/에폭시 합성 튜브가 내측 표면으로부터 필 플라이를 제거하기 위한 결속용으로 준비되고, 이 튜브의 각 단부내에는 1/16 인치 직경으로 4개의 분사공이 드릴 가공되며, 메틸 클로로폼으로 적셔진 천으로 둘러싸인다. 4개의 압축 인가 조립체의 반경 방향으로 팽창 가능한 부재들은 튜브의 각 단부내로 삽입된다. 핀(fin)이 결합된 슬롯이 테이프로 묶여서 접착제의 분출을 방지하게 된다. 듀랄코 4525인 에폭시 접착제의 두 부분이 진공하에서 혼합되어 조인트로 분사된다. 접착제는 170。F 온도하에서 1시간 동안 경화된다. 반경 방향으로 팽창 가능한 부재를 합성 튜브의 내경에 본딩하기 전에, 직경으로의 변위와 나사가공된 계면의 다수의 회전간의 관계를 나타내는 캘리브레이션 곡선이 작도된다. 쐐기 부재들이 각 반경 방향으로 팽창 가능한 부재에 삽입되고, 쐐기 부재들은 조여져서 기계적으로 유도되고 사전 인가된 압축성 전단 조인트가 생성된다(다른 합성 튜브는 제어용으로 제공된다). 0.008 인치가 팽창되도록 하기 위해서 많은 수의 회전이 제어된다. 완성된 튜브 조립체는 350。F 조건에서 0.05 인치/분의 속도로 차폐물을 축방향으로 당기는 것에 의해 파괴 실험이 행해진다. 테스트 결과가 하기 표 1에 나타나 있다.
A B C D E
0 0 3,667 4,343 844
100 56,000 8,288 4,343 1,908
A : 압축 응력내에서 조인트 영역 부분(%)
B : 평균 압축 응력(psi)
C : 파괴시 평균 축하중(lbs)
D : 결속 면적(in2)
E : 평균 전단 강도(psi)
표 1에 도시된 바와 같이, 압축중에 접착성 결속 조인트로 인가되는 기계적 하중에 의해 파괴전에 전단 강도가 844 psi에서 1908 psi로, 또는 126%나 증가되는 결과가 나타났다.
로켓 모터 케이싱용 차폐 디바이스는 발명의 명칭이 "고동작 압력으로 강화되고 본래의 고온 릴리프 성능을 나타내는 접착성 결속을 포함하는 케이스 조립체와 모터 조립체 및 이들을 포함하는 로켓 조립체"로 1998년 2월 27일자로 출원된 특허출원 제09/031,725호에 개시되어 있고, 이 출원은 본 출원의 양수인에게 양도되었으며 여기에서 참조문헌으로 통합된다.
본 출원은 가특허 출원 60/049,777호를 우선권 기초로 하여 주장하고, 완벽한 개시 내용은 여기에서 참조문헌으로 통합된다.
본 발명의 전술된 상세한 설명은 예증과 기술을 목적으로 제공된다. 개시된 정확한 실시예들이 본 발명을 한정하거나 또는 속속들이 규명하는 것은 아니다. 명백히, 다양한 수정과 변형은 이 분야의 당업자에게는 자명할 것이다. 본 발명의 원리와 실제 적용을 가장 잘 설명하기 위해 실시예들이 선택되고 기술되어서, 본 발명이 특별한 용도에 적합하게 다양한 실시예를 가지면서 다양하게 변형될 수 있음이 당업자에게 이해될 수 있다. 본 발명의 범주는 다음의 청구범위과 그의 상당어구에 의해 한정될 것이다.

Claims (23)

  1. 제 1 및 제 2 관상 몸체를 결합하는 조립체로서,
    상기 제 1 관상 몸체의 한 부분을 형성하고, 내측 용기 표면 영역을 한정하는 슬리브 구조물;
    상기 슬리브 구조물내에 최소한 부분적으로 수용되고, 상기 제 2 관상 몸체에 통합적으로 형성되거나 제 2 관상 몸체에 의해 구성되거나 또는 상기 제 2 관상 몸체에 고정 가능하며, 종축을 가지면서 횡팽창성 부재와 쐐기 부재를 포함하고, 상기 쐐기 부재는 횡팽창성 부재의 내측 표면 영역에 의해 수용되는 외측 표면 영역을 갖는 조정식 압축 인가 조립체; 및
    상기 횡팽창성 부재의 외측 표면 영역과, 상기 횡팽창성 부재에 슬리브 구조물을 연결하는 내측 용기 표면 영역 사이에 위치된 경화된 접착성 결속부를 포함하고,
    상기 조정식 압축 인가 조립체는 상기 쐐기 부재가 횡팽창성 부재와 이 횡팽성 부재에 연결된 슬리브 구조물로부터 멀어졌다 가까워졌다 하는 쐐기 부재의 상대적인 종방향 이동이 무하중 위치와 하나 이상의 하중 인가 위치 사이에서 일어나도록 구성 및 배치되는데,
    상기 무하중 위치에서 상기 쐐기 부재의 외측 표면 영역의 횡방향 면적은 이 영역에 대응하는 횡팽창성 부재의 내측 표면 영역의 종방향 면적보다 작고,
    상기 하나 이상의 하중 인가 위치에서 쐐기 부재의 외측 표면 영역은 횡팽창성 부재의 외측 표면 영역의 횡방향 외부를 향해 팽창되어 상기 경화된 접착성 결속부를 횡방향으로 압축하여, 종방향 하중이나 비틀림 하중 또는 각 하중의 결합에 기인하는 결합 조립체상의 접착성 결속부와 법선을 이루는 응력을 감소시키는 것에 의해 상기 접착성 결속부의 강도가 강화되며,
    상기 슬리브 구조물을 향한 쐐기 부재의 상대적 이동은 무하중 위치로부터 하중 인가 위치로 압축 인가 조립체를 조정하고, 상기 슬리브 구조물로부터 멀어지는 쐐기 부재의 상대적 이동은 하중 인가 위치로부터 무하중 위치로 압축 인가 조립체를 조정하는 것을 특징으로 하는 결합 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 횡팽창성 부재의 내측 표면 영역의 최소한 한 부분은 슬리브 구조물을 향해 종방향을 따라 내측 횡방향으로 테이퍼지게 형성되어, 횡팽창성 부재의 테이퍼 표면 영역을 한정하고,
    상기 쐐기 부재의 외측 표면 영역의 최소한 한 부분은 상기 횡팽창성 부재의 테이퍼 표면 영역과 같이 동일한 종방향을 따라 내측 횡방향으로 테이퍼지게 형성되어, 쐐기 부재의 테이퍼 표면 영역을 한정하는 것을 특징으로 하는 결합 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 쐐기 부재의 테이퍼 표면 영역과 상기 횡팽창성 부재의 테이퍼 표면 영역 각각은 서로 중심이 일치하는 프러스트로-콘 형상인 것을 특징으로 하는 결합 조립체.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 쐐기 부재의 테이퍼 표면 영역의 최소한 한 부분과 상기 횡팽창성 부재의 테이퍼 표면 영역의 최소한 한 부분은 상호 보완적인 나사부를 포함하여, 상기 횡팽창성 부재에 대한 상기 쐐기 부재의 상대 회전이 상호 보완적 나사부를 결합하여 상기 쐐기 부재를 횡팽창성 부재측으로 이동하게 하므로써, 상기 횡팽창성 부재에 대한 상기 쐐기 부재의 위치가 제어되는 것을 특징으로 하는 결합 조립체.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 상호 보완적 나사부 각각은 쐐기 부재의 테이퍼 표면 영역과 횡팽창성 부재의 테이퍼 표면 영역의 전체 길이를 따라 연속적으로 연장된 것을 특징으로 하는 결합 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 횡팽창성 부재는 이 부재로부터 연장되어 이 부재내에서 한정된 최소한 하나의 연장된 슬롯을 포함하고, 상기 연장된 슬롯은 횡방향 팽창중에 상기 횡팽창성 부재내에서 응력을 감소시키도록 배열된 것을 특징으로 하는 결합 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 쐐기 부재의 최소한 한 부분은 탄성적으로 팽창가능한 물질로 제조되고, 상기 하중 인가 위치에서 상기 탄성적으로 팽창 가능한 부분은 종방향으로 압축되어 상기 횡팽창성 부재를 횡방향 외측으로 팽창시킴으로써, 상기 경화된 접착성 결속부가 횡방향으로 압축되는 것을 특징으로 하는 결합 조립체.
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 하중 인가 위치에서, 상기 쐐기 부재의 테이퍼 표면 영역의 최소한 한 부분의 횡방향 면적은 이 부분과 대응하는 횡팽창성 부재의 테이퍼 표면 영역의 종방향 면적보다 커서, 상기 횡팽창성 부재의 외측 표면이 횡방향 외측으로 팽창되는 것을 특징으로 하는 결합 조립체.
  9. 제 3 항에 있어서, 서로 이격된 제 1 및 제 2 심을 더 포함하고, 상기 슬리브 구조물의 내측 용기 표면 영역과 상기 반경 방향으로 팽창 가능한 부재의 외측 표면 영역은 함께 상기 경화된 접착성 결속부가 수용되는 환상 공동을 한정하는 것을 특징으로 하는 결합 조립체.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 쐐기 부재는 독립가능한 2개의 성분으로 구성되고, 이 성분중 하나는 테이퍼진 외측 표면 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 결합 조립체.
  11. 제 1 항에 있어서, 그 자체가 구조적 버팀목인 것을 특징으로 하는 결합 조립체.
  12. 제 1 및 제 2 관상 몸체를 결합하는 조립체로서,
    상기 제 1 관상 몸체의 한 부분을 형성하고, 내측 용기 표면 영역을 한정하는 슬리브 구조물;
    상기 슬리브 구조물내에 최소한 부분적으로 수용되고, 상기 제 2 관상 몸체에 통합적으로 형성되거나 제 2 관상 몸체에 의해 구성되거나 또는 상기 제 2 관상 몸체에 고정 가능하며, 종축을 가지면서 횡팽창성 부재와 쐐기 부재를 포함하고, 상기 쐐기 부재는 횡팽창성 부재의 내측 표면 영역에 의해 수용되는 외측 표면 영역을 갖는 조정식 압축 인가 조립체; 및
    상기 횡팽창성 부재의 외측 표면 영역과, 상기 횡팽창성 부재에 슬리브 구조물을 연결하는 내측 용기 표면 영역 사이에 위치된 경화된 접착성 결속부를 포함하고,
    상기 조정식 압축 인가 조립체는 상기 쐐기 부재가 횡팽창성 부재와 이 횡팽성 부재에 연결된 슬리브 구조물로부터 멀어졌다 가까워졌다 하는 쐐기 부재의 상대적인 종방향 이동이 무하중 위치와 하나 이상의 하중 인가 위치 사이에서 일어나도록 구성 및 배치되는데,
    상기 무하중 위치에서 상기 쐐기 부재의 외측 표면 영역의 횡방향 면적은 이 영역에 대응하는 횡팽창성 부재의 내측 표면 영역의 종방향 면적보다 작고,
    상기 하중 인가 위치에서 쐐기 부재의 외측 표면 영역은 횡팽창성 부재의 외측 표면 영역의 횡방향 외부를 향해 팽창되어, 상기 경화된 접착성 결속부를 횡방향으로 압축하여, 종방향 하중이나 비틀림 하중 또는 각 하중의 결합에 기인하는 결합 조립체상의 접착성 결속부와 법선을 이루는 응력을 감소시키는 것에 의해 상기 접착성 본드의 강도가 강화되며,
    상기 슬리브 구조물로부터 멀어지는 상기 쐐기 부재의 상대적 이동은 상기 무하중 위치로부터 하중 인가 위치로 압축 인가 조립체를 조정하고, 상기 슬리브 구조물을 향한 쐐기 부재의 상대적 이동은 상기 하중 인가 위치로부터 무하중 위치로 압축 인가 조립체를 조정하는 것을 특징으로 하는 결합 조립체.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 횡팽창성 부재의 내측 표면 영역의 최소한 한 부분은 슬리브 구조물로부터 멀어지는 종방향을 따라 내측 횡방향으로 테이퍼지게 형성되어, 횡팽창성 부재의 테이퍼 표면 영역을 한정하고,
    상기 쐐기 부재의 외측 표면 영역의 최소한 한 부분은 상기 횡팽창성 부재의 테이퍼 표면 영역과 같이 동일한 종방향을 따라 내측 횡방향으로 테이퍼지게 형성되어, 쐐기 부재의 테이퍼 표면 영역을 한정하는 것을 특징으로 하는 결합 조립체.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 쐐기 부재의 테이퍼 표면 영역과 상기 횡팽창성 부재의 테이퍼 표면 영역 각각은 서로 중심이 일치하는 프러스트로-콘 형상인 것을 특징으로 하는 결합 조립체.
  15. 제 14 항에 있어서, 서로 이격된 제 1 및 제 2 심을 더 포함하고, 상기 슬리브 구조물의 내측 용기 표면 영역과 상기 반경 방향으로 연장 가능한 부재의 외측 표면 영역은 함께 상기 경화된 접착성 결속부가 수용되는 환상 공동을 한정하는 것을 특징으로 하는 결합 조립체.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 쐐기 부재의 최소한 한 부분은 탄성적으로 팽창가능한 물질로 제조되고, 상기 하중 인가 위치에서 상기 탄성적으로 팽창 가능한 부분은 종방향으로 압축되어 상기 횡팽창성 부재를 횡방향 외측으로 팽창시킴으로써, 상기 경화된 접착성 결속부가 횡방향으로 압축되는 것을 특징으로 하는 결합 조립체.
  17. 제 12 항에 있어서, 그 자체가 구조적 버팀목인 것을 특징으로 하는 결합 조립체.
  18. 제 12 항에 있어서, 상기 압축 인가 조립체는 무하중 위치와 하중 인가 위치 사이에서의 이동을 제어하는 압축 인가 제어 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 결합 조립체.
  19. 제 12 항에 있어서, 상기 압축 인가 조립체와 슬리브 구조물은 함께 밀봉된 밀폐 챔버를 한정하고, 상기 무하중 위치와 하중 인가 위치 사이에서 쐐기 부재의 이동은 밀봉된 밀폐 챔버의 내부 압력에 의해 영향을 받아 제어 가능한 것을 특징으로 하는 결합 조립체.
  20. 제 12 항에 있어서, 상기 쐐기 부재는 제 1 관상 몸체과 함께 한 줄로 축방향으로 이동할 수 있도록 상기 제 1 관상 몸체에 합동적으로 결합되어서, 서로 멀어지는 방향을 향하는 제 1 및 제 2 관상 몸체의 이동이 경화된 접착성 결속부에 인가된 압축 하중을 증가시키고, 서로 가까워지는 방향을 향하는 제 1 및 제 2 관상 몸체의 이동이 경화된 접착성 결속부에 인가된 압축 하중을 감소시키는 것을 특징으로 하는 결합 조립체.
  21. 제 1 및 제 2 관상 부재를 결합하는 방법으로서,
    상기 제 1 관상 부재의 한 부분을 형성하면서 내측 용기 표면 영역을 한정하는 슬리브 구조물을 경화된 접착성 결속제를 이용해서 상기 제 2 관상 몸체에 일체로 형성되거나 제 2 관상 몸체에 의해 구성되거나 또는 제 2 관상 몸체에 고정가능한 압축 하중 조립체에 연결하는 단계로서, 상기 압축 하중 조립체는 종축을 가지면서 최소한 부분적으로 상기 슬리브 구조물내에 수용되고, 상기 경화된 접착성 결속부는 압축 하중 조립체의 외측 표면 영역과 내측 용기 표면 영역 사이에 위치하도록 하는 단계; 및
    최소한 하나의 유체로 상기 압축 하중 조립체에 프리-하중을 가해서 횡방향으로 팽창시켜 상기 압축 하중 조립체를 비탄성적으로 변형시키는 반면에 상기 슬리브 구조물이 축방향을 따라 압축 하중 조립체측으로 팽창하는 것을 억제하여, 상기 외측 표면 영역의 팽창이 상기 경화된 접착성 결속부를 횡방향으로 압축하도록 하여, 종방향 하중, 비틀림 하중 또는 이 하중들의 결합에 기인하는 결합 조립체상의 접착성 결속부에 횡방향으로 가해지는 응력을 감소시키는 것에 의해 상기 접착성 결속부의 강도를 강화시키는 것을 특징으로 하는 결합 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 유체가 하나 이상의 가스인 것을 특징으로 하는 결합 방법.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 유체가 하나 이상의 액체인 것을 특징으로 하는 결합 방법.
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