KR100789637B1 - 파이프 커플링 - Google Patents

Abstract

플라스틱 파이프(12)용 커플링 조립품(10)은 너트(14), 몸체(20), 그립-링(16) 및 실(18)을 구비한다. 너트(14)는 적합한 나선들(28)을 통해 몸체(20)에 결합될 수 있고 그립링(16)의 표면에 대해 접하도록 된 경사면(46)을 갖고 몸체(20) 안에서 그립링(16)의 대응되는 표면(48) 상에 힘을 제공하는 갈고리모양의 돌출부(36)를 구비한다. 파이프(12)는 너트(14)그립-링(16) 및 실(18)을 통과하여 몸체(20) 안으로 삽입된다. 너트가 조여지면 그 것의 경사면(46)이 맞물려 그립링(16)은 방사상과 종방향으로 힘을 받는다. 방사상의 압축은 그립-링(16)이 파이프(12)를 속박하도록 하고, 종방향의 힘은 그립-링이 몸체(20) 안으로 힘을 받도록 하고, 동시에 파이프(12)가 몸체(20) 안쪽으로 더 들어가도 끌어당기는 동안 실(18)에 접촉되어 실(18)을 압축한다. 너트(14)와 몸체(20)는 함께 그립링(14)이 몸체 안으로 힘을 받도록 하는 테이퍼진 표면(45)들을 더 구비할 수 있다. 몸체(20)와 너트(14) 간의 물리적 연결은 너트(14)의 보강을 제공하며, 그러한 특징은 부드러운 플라스틱들의 취급에 특히 유용하다. 다른 특징은 너트(14) 상의 접촉 어깨(56)가 그립링(16)이 몸체(20) 바깥으로 빠지는 것을 방지한다는 것뿐만 아니라 압축될 때 그립링(16)에 부가적인 지지를 제공하는 그립링(16) 상의 립(70)을 구비한다는 것이다.

커플링, 파이프, 연결, 그립, 그리핑

Description

파이프 커플링{Pipe coupling}

본 발명은 너트와 중합체 파이프(polymeric pipe)의 바깥표면을 속박하기에 적합한 그립-링(grip-ring)을 가지며, 파이프가 미리 조립된 커플링(coupling)속으로 삽입되는 타입의 커플링에 관련된 것이다.

중합체 파이프의 바깥 표면에 결합하도록 된 커플링들은 잘 알려져 있다. 상기 커플링들은 일반적으로 압축 슬리브(sleeve)의 부조립체, 압축 슬리브의 안쪽 끝단에 영구히 부착된 탄력성 있는 개스킷 링, 그리핑 부재(gripping member) 및 너트를 포함한다. 개스킷 링은 너트가 조여짐에 따라 몸체 안의 소켓 내부의 접촉부와 만나고, 너트가 더 조여지면 안쪽 방향을 향하는 미늘 돌출부들(barbed projections)이 커플링에 부착된 파이프의 바깥 표면을 속박하도록 너트가 그리핑 부재를 방사상으로 압축한다. 파이프의 끝단은 그리핑 부재와 슬리브를 통과하여 몸체의 소켓안쪽으로 자유롭게 삽입 가능하다. 커플링 몸체와 너트 안에서 압축 슬리브의 바깥쪽 끝단으로부터 돌출된 플랜지의 안쪽과 바깥쪽 표면에 접하는 접촉 표면들이 또한 제공된다.

이러한 커플링들은 기술적으로 그리고 상업적으로 양쪽 모두 매우 성공적이 었음이 증명되었고 그리고 큰 성공을 이루었다.

그러한 커플링들이 종종 만나는 실제의 문제는 가정용품들과 미터 박스들과 같은 개개의 것들에 적용하기에는 커플링이 너무 길다는 것이다. 그러나, 플라스틱 커플링들의 특성은 필요한 강도를 제공하기 위해 그러한 길이를 필요로 한다는 것은 상식으로 통한다.

적용에 있어서 크기는 중요하므로 강도의 특성들이 많이 짧아지는 것을 허용하는 금속부품들이 사용된다. 그러나 이들은 주조된 플라스틱 커플링들에 비해 상당히 더 비싸다.

그러므로 본 발명의 목적은 위에서 언급한 적어도 몇몇의 문제점들을 극복하거나 지금까지 알려진 것보다 훨씬 짧은 플라스틱 커플링을 제공하는 것에 의해 공중에 유용한 대안을 제공하는데 있다. 이는 미가공 플라스틱 재료를 적게 필요로 하므로 막대한 비용절감의 결과를 가져온다. 보다 짧은 플라스틱 커플링들의 다른 잇점들은 저장, 창고, 수송 및 무게의 문제들과 관련된 것이다.

본 발명에 따라 중합체 파이프의 연결을 위한 커플링이 제공되는데,

상기 커플링은;

적어도 일부분을 따라 연장된 외부나선과 내부 표면을 가지는 중공의 몸체;

일단에 상기 몸체의 외부 나선에 결합되는 내부 나선, 상기 몸체의 내부 표 면과 대략 평행한 제 1내부 표면과 상기 제 1내부 표면의 내측 가장자리로부터 연장되고 바깥쪽으로 줄어드는 제 2표면을 가지며 상기 몸체의 내부 표면의 적어도 한 부분 위로 연장되게 만들어진 갈고리모양의 돌출부를 구비하고, 상기 몸체의 외부나선에 나사결합되는 너트;

상기 몸체의 내부 표면에 대략(generally) 평행한 제 1표면과 상기 제 1표면으로부터 바깥쪽으로 줄어드는 제 2 외부 표면을 구비하고, 방사상으로(radially) 안쪽으로 향하는 미늘들(barbs)을 포함하는 변형 가능한 그리핑 부재를 포함하고,

상기 너트가 조여지는 상태에서, 상기 너트의 제 2표면은 상기 그리핑 부재들의 제 2표면에 접촉되고 상기 그리핑 부재의 제 2표면에 종방향과 방사상의 방향들 모두로(both radially and longitudinally) 힘을 작용시키고 그것에 의해 그립링이 방사상으로 그리고 종방향의 상기 몸체의 안으로 가압되도록 하고, 상기 너트의 제 1표면은 상기 몸체의 제 1표면을 따라 미끄러지도록 된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 그립-링이 충분히 방사상으로, 안쪽으로 움직였을 때 그것에 의해 파이프를 몸체 안쪽으로 끌어당기도록 상기 그립-링은 상기 파이프를 속박하고, 상기 너트가 더 조여지는 상태에서, 상기 그립-링의 제 2표면은 상기 너트의 제 2표면에 대해 안쪽으로 미끄러진다.

바람직하게는, 상기 몸체의 안쪽 표면은 테이퍼가 져있고 상기 몸체의 바깥쪽으로 확장되고, 상기 너트가 조여지는 상태에서 상기 그립-링이 상기 몸체 안쪽 으로 움직임에 따라 상기 너트의 제 1표면은 상기 몸체의 안쪽 표면에 소정 비율로 접촉하고 그래서 상기 몸체는 어느 방사상의 힘에 대해서도 상기 너트를 보강한다.

마찬가지로, 너트의 제 1표면은 테이퍼져(tapered) 있고, 안쪽방향으로 축소(converge)되고, 상기 너트가 조여지는 상태에서 상기 그립-링이 상기 몸체 안으로 움직여 상기 너트의 제 1표면의 소정 비율로 상기 몸체의 안쪽 표면에 대해 접촉하고 그래서 상기 몸체는 어느 방사상의 힘에 대해서도 상기 너트를 보강한다.

바람직하게는, 몸체의 안쪽 표면은 테이퍼져 있고 상기 몸체의 바깥쪽으로 확장되고(diverges), 상기 너트의 제 1표면은 테이퍼져 있고 안쪽으로 축소되고, 상기 너트가 조여지는 상태에서 상기 두 표면들은 상기 몸체가 어느 방사상의 힘에 대해서도 상기 너트를 보강하는 시점의 고정 위치 안에 있을 때까지 서로에 대해 접촉한다. 상기 몸체와 상기 너트 상의 테이퍼(taper)는 같은 각도(the same order)인 것이 편리하고, 보다 바람직하기로는 여전히 여러 각들의 각도(the order of several degrees)로 되는 것이다.

상기 몸체는 상기 너트의 몸체와 상기 갈고리모양의 돌출부(hooked projection)에 의해 형성되는 공동(cavity)속으로 맞물리게 미끄러지도록 된 끝단을 구비한다.

바람직하게는, 상기 그립-링은 상기 제 2표면으로부터 뒤쪽으로 연장된 바깥 환상의 립(annular lip)을 구비하고, 상기 그립-링은 상기 너트가 조여지지 않은 위치에 있을 때 상기 몸체에 접촉하고, 상기 너트가 조여짐에 따라 상기 립이 상기 몸체 안으로 들어가도록하기 위해 가압되고, 상기 립의 바깥 가장자리는 지지를 제공하기 위해 상기 몸체의 안쪽 표면에 인접한다.

바람직하게는, 상기 그립-링의 제 2표면의 경사는 상기 너트의 제 2표면의 경사보다 작고 상기 너트가 상기 그립-링에 결합되고 그립-링을 상기 몸체속으로 가압하여 그립-링을 압축하도록 했을 때, 상기 그립-링의 제 2표면의 경사는 대략 상기 너트의 제 2표면의 경사와 같아지도록 선택된다. 보다 바람직하게는 여전히, 휴지 상태에서의 상기 그립-링의 제 2표면의 경사는 약 37도이고, 상기 너트의 제 2표면의 경사는 약 45도이다.

상기 너트는 상기 너트의 제 2표면의 가장자리로부터 안쪽으로 방사상으로 연장된 환상의 어깨를 더 구비하고, 상기 스톱은 그립-링의 압축상태에서 상기 그립-링에 의해 접촉되도록 되고 그것 때문에 상기 그립-링이 몸체의 바깥 종방향으로 이동하는 것에 저항하는 힘을 제공한다.

바람직하게는, 상기 그립-링의 제 2표면 전체가 상기 너트의 제 2표면에 접촉된 상태가 유지되는 동안 상기 너트가 조여짐에 따라 상기 그립-링의 제 2표면이 상기 너트의 제 2표면에 접하여 머무르도록하기 위해 상기 너트의 제 2표면의 폭은 상기 그립-링의 제 2표면의 폭보다 커다. 보다 바람직하게는 여전히, 너트의 제 2표면의 폭은 상기 그립-링의 제 2표면의 폭보다 약 1/3 더 크다.

본 발명의 커플링은 아세틱 플라스틱(acetic plastics) 재료로 만들어지거나, 폴리프로필렌 재료(polypropylene material)로 만들어지는 것이 편리하다.

이 명세서에 통합되고 이 명세서의 한 부분을 구성하는 첨부된 도면들은 설명서와 함께 본 발명의 여러 실시예들을 설명하고, 본 발명의 잇점들과 원리들을 설명하기 위해 제공된다. 도면들에서,

도 1은 쐐기구성을 가지는 너트를 구비하는 본 발명을 구체화하는 커플링의 제 1실시예의 횡단면도;

도 2는 커플링 몸체와 상호 작용할 수 있는 쐐기구성을 구비하는 너트를 가지는 본 발명을 구체화하는 커플링의 제 2실시예의 횡단면도,

도 3은 너트가 부분적으로 조여졌을 때의 도 2 커플링의 부분 횡단면도;

도 4는 너트가 완전히 조여졌을 때의 도 2 커플링의 부분 횡단면도;

도 5는 파이프가 종방향의 인장력을 받고 있을 때 완전히 조여진 상태에서의 도 2 커플링의 부분 횡단면도;

도 6은 본 발명을 구체화하고 변형된 그립링을 설명하는 커플링 너트가 조여지기 전의 커플링의 제 3실시예의 횡단면도;

도 7은 너트가 작동하는 위치까지 조여졌을 때의 도 6 커플링의 횡단면도,

도 8은 너트가 완전히 조여졌을 때의 도 6 커플링의 횡단면도,

도 9는 록킹 립을 가지는 너트를 구비하는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커플링의 횡단면도;

도 10은 이전 도면들의 모든 실시예들의 특징들을 구비하는 커플링의 사시도이다.

하기의 본 발명의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조한다. 비록 상세한 설명은 모범적인 실시예들을 포함하지만 다른 실시예들도 가능하고, 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고서도 기술된 실시예들에 대한 변경이 가해질 수 있다. 가능한한 같은 참조 번호들은 도면들과 하기의 설명에서 같은 것과 비슷한 부분들을 지칭하도록 사용될 것이다.

도 1에 나타낸 것은 커플링 속으로 삽입된 파이프(12)를 가지는 커플링(10)이다. 커플링은 너트(14), 그리핑 부재(gripping member) 또는 그립-링(grip-ring, 16), 실(seal, 18) 및 몸체(20)를 구비한다. 그립-링은 방사상으로 그리고 그에 대해서 원주상으로 변형되어야하기 때문에 분할홈(22)들을 구비하며, 전형적으로 제조가 용이한 분할링 또는 콜릿(collet)이다. 그립-링은 방사상으로 안쪽을 향하고 그리고 축방향으로 간격을 두고 배치된 돌출 미늘(24)들을 더 구비한다. 분할홈들은 그립-링이 방사상으로 가압되어 미늘(24)들이 파이프(12)를 속박하는 것을 가능하게 한다.

너트는 몸체(20) 상의 대응되는 수나선(28)들에 결합되는 암나선(26)들을 구비한다. 용례에서, 파이프(12)는 너트의 구멍(30)과 그립-링의 구멍(32)을 통해 삽입된다. 너트의 회전을 돕기 위해, 손 또는 파지도구를 보조하기 위해 돌출부(34)들이 너트에 원주상으로 배열되어 있다.

너트는 몸체(20)의 끝단(38) 주위로 연장되고 몸체(20)의 내부 표면(42)에 평행한 내부 표면(40)을 가지는 갈고리모양의 돌출부(36)를 구비하고, 두 표면들은 커플링과 파이프 둘 모두의 종방향 축(44)에 대략 평행하다. 두 표면들은 서로 인접하며 너트가 조여지면 너트의 내부 표면(40)은 몸체의 내부 표면에 나란하게 미끄러진다.

갈고리모양의 돌출부는 형상과 경사가 바깥쪽을 향해 줄어드는 그립-링(16) 상의 경사진 표면(48)과 대응되게 형성된 내부쪽으로 확장되는 표면(46)을 구비한다. 너트(14)가 조여지면 너트의 표면(46)은 그립-링 표면(48)에 접촉하고 그립-링 표면(46)을 누른다. 너트와 그립-링의 두 표면들은 커플링의 종방향 축(44)에 대해 경사져 있으므로 그립-링은 방사상 방향과 종방향의 두 방향으로 힘을 받을 것이다.

용례에서, 파이프(12)는 파이프가 돌출부(52)들과 접촉하기까지 너트의 구멍(30)과 그립-링의 구멍(32)과 실(18)을 통과하여 몸체(20)의 구멍(50) 속으로 삽입된다. 너트가 조여지지 않은 위치에 있는 상태에서, 미늘(24)들은 파이프(12)를 속박하지 않고, 너트와 그립-링의 표면들(46, 48)은 각각 떨어져 있다.

몸체(20) 상에서 너트(14)의 초기 조임은 너트의 표면(46)이 대응되는 그립-링의 표면(48)에 접촉되도록 할 것이다. 두 표면들은 종방향 축(44)에 대해 경사져 있으므로, 그립-링(16)은 방사상과 종방향의 두 방향의 힘을 받는다. 방사상의 힘은 그립-링을 가압하여 미늘(24)들이 파이프를 물어서 속박하도록 하고, 그 것에 의해 파이프가 몸체(20)의 안으로 그리고 돌출부(52) 위로 끌어당겨진다.

동시에, 파이프(12)의 밀봉을 제공하기 위해 그립-링의 뒤쪽 표면(54)은 실(18)에 접촉되어 실(18)을 가압하기 시작한다. 너트가 한 번 더 조여지면, 너트 스톱 표면(56)은 몸체 스톱 표면(58)에 접근하고, 너트가 조여질수록 두 표면 사이의 공간(60)은 점진적으로 줄어든다.

너트의 더 조여짐은 실링 또는 오-링(18)을 압축하고, 분할 링의 표면(48)이 방사상으로 한층 더 압축되도록 하여 그 바깥 표면(62)이 움직여 몸체(20)의 안쪽 표면(64)으로부터 떨어지도록, 즉 분할링이 안쪽으로 굽도록 한다. 너트 스톱 표면(56)과 몸체 스톱 표면(58)이 접촉하여 공간(60)이 없어지거나 그립-링이 어떠한 더 이상의 방사상과 종방향의 운동에도 저항할 때까지 너트는 조여질 수 있다. 이 것은 사용자에게 효과적인 실(seal)이 성취되었음을 알려준다.

위에서 기술된 것과 같은 너트의 구성은 작동 표면이 그립-링 상에 작용시키는 힘에 의해 커플링으로부터 파이프를 이탈시키는 것에 저항하는 파지력을 발생시킬 뿐만 아니라 파이프에 대한 커플링의 실(seal)이 이루어지도록 하는 것으로 이 분야의 기술자들은 평가할 것이다. 그러한 너트는 충분히 강하지 않을 것이라는 상식적인 믿음과는 반대로, 우리는 주조 또는 사출성형 플라스틱들로 만들어진 위에서 기술된 것과 같은 구성은 긴 너트 구조 없이 파이프를 커플링에 고정하기에 충분한 강도를 가지고 있음을 발견하였다.

그러나, 사용되는 플라스틱 재료가 폴리프로필렌과 같이 매우 부드러운 실례들에서는 그 구성과, 너트와 몸체의 상호작용을 살짝 변경하는 것에 의해 너트를 강화할 필요가 있다. 이는 도 2∼도 5에 도시되어 있으며, 여기에서 너트는 커플링 몸체를 통해 부가적인 지지를 받게 구성되어 있다.

이 실시예에서, 너트는 또한 형상과 경사가 바깥쪽을 향해 줄어드는 그립-링(16) 상의 경사진 표면(48)과 대응되게 형성된 내부쪽으로 확장되는 표면(46)을 가지는 갈고리모양의 돌출부(36)를 구비한다.

그러나, 제 1실시예의 구성에 대비하여 너트의 내부 표면(66)은 적어도 부분 적으로, 전형적으로 약간의 각도로 경사지고, 몸체 표면(68) 상의 테이퍼에 어울리게 설계된다. 너트가 조여지고 표면(56)과 표면(58)이 접촉되거나 적어도 서로 근접할 때 표면(66)과 표면(68) 상의 테이퍼들 역시 접촉하고 효과적으로 서로 잠겨진다. 이는 너트의 단면을 강화하는 결합효과를 가진다. 너트에 의해 작용하는 어떠한 바깥방향으로 향하는 방사상의 힘들도 또한 몸체로 전달된다. 너트는 효과적으로 몸체에 묶여지고 그들은 함께 보다 강한 조립체를 형성한다. 이 조립체는 여러 가지 잇점들을 제공한다.

몸체와 너트의 두 표면들 모두가 테이퍼 질 필요는 없으며, 오직 하나의 표면만 그렇게 될 필요가 있다는 것은 누구나 알 수 있다. 핵심은 테이퍼가 있다는 것이며 그래서 그립-링이 몸체의 안쪽으로 움직일수록 두 표면들은 서로 접근하게 된다. 그러므로 테이퍼가 형성된 것이 몸체인가 또는 너트인가가 중요한 것이 아니다. 최상의 구성은 물론 양쪽 모두에 테이퍼가 형성되는 것이다. 그러나 플라스틱들에는 오차들이 있으며, 어떻게 하더라도 둘다 똑 같은 테이퍼를 가지기는 어렵다.

첫째로, 파이프에 작용되는 어떠한 인장력도 방사상의 힘으로 너트를 통해 부분적으로 몸체로 전달되고, 그것에 의하여 강화를 제공한다. 이런 타입의 너트와 몸체간의 하중 분담은 강화가 제공되지 않더라도 너트가 보다 작아지는 것을 허용한다. 만약 그렇지 않으면 너트의 구조는 커져야만 하고/또는 인장하중에 적합 하도록 길어져야 한다. 이러한 강화를 가지지 않는 상대적으로 작은 너트는 사실 파이프가 부착된 그립 또는 분할 링이 인장하중 하에서 커플링 바깥으로 완전히 뽑혀지는 것을 허용한다.

둘째로, 강화는 또한 파이프에 의해 커플링에 작용하는 굽힘력에 저항하도록 보조한다. 너트와 몸체간의 맞물림은 너트가 몸체 상에서 움직이는 것을 방지하고 실(seal)이 유지되는 것을 보장한다.

도 2에 나타낸 바와 같은 조여지지 않은 위치에서, 너트 돌출부의 적어도 한 부분은 몸체 끝단(38) 쪽으로 연장되는 것이 바람직하지만 필수적인 것은 아니다. 이는 너트가 조여지는 상태에서, 너트의 돌출부가 몸체의 끝단에 걸리게 하기 보다는 몸체안으로 매끄럽게 미끄러지도록 한다.

이 실시예에 따른 너트의 조작은 도 3∼도 5에 도시되어 있다. 몸체(20) 상에서 너트(14)의 초기 조임은 너트 표면(46)이 대응되는 그립-링의 표면(48)에 대해 인접되도록 한다. 두 표면들은 너트가 이동하는 종방향에 대해 소정 각도 경사져 있으므로, 그립-링(16)에는 방사상의 힘과 종방향의 힘이 작용하게 된다. 방사상의 힘은 그립-링을 압축하여 미늘(24)들이 파이프를 물고 들어가 파이프(12)를 속박하게하고, 그것에 의해서 파이프를 몸체(20) 안쪽으로 그리고 돌출부(52)들 위로 끌어당긴다.

동시에 그립-링의 뒤쪽 표면(54)은 파이프(12)의 실(seal)을 제공하기 위해 실(18)에 접촉되어 실(18)을 압축하기 시작하는데, 이는 도 3에 도시되어 있다. 몸체 상에서 너트가 한 번 더 조여짐에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이, 안쪽 너트 표면(56)은 몸체의 양의 스톱 표면(58)에 접근한다. 이 위치에서 두 스톱 표면들 사이의 공간(60)이 점진적으로 감소되도록 너트가 이동한다.

너트가 더욱 더 조여짐에 따라, 도 4에 나타낸 바와 같이, 실링 또는 오-링(18)이 더 압축되고, 그리고 이 너트의 이동 또한 분할 링의 바깥 표면(66)이 몸체(20)의 안쪽 표면(68)으로부터 멀어지게 움직이도록 분할링의 표면(48)이 방사상으로 더욱 더 압축되도록 한다. 이미 언급한 바와 같이 너트는 너트 스톱 표면(56)과 몸체 스톱 표면(58)이 접촉하여 공간(60)이 없어지거나 그립 링이 더 이상의 방사상과 종방향의 운동에 저항하기까지는 더 조여질 수 있다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 본 구성은 또한 인장력이 작용될 때 커플링에 대해 파이프를 보호하는 것을 도와준다. 파이프에 의해 하중이 작용됨에 따라 몸체의 바깥으로 종방향의 힘이 발생되고, 너트와 그립-링 각각의 표면(46)과 표면(48)의 구성은 그립-링(16)이 몸체로부터 바깥으로 당겨짐에 따라 그립-링(16)이 더 압축되도록 한다. 이 타입의 배치에서 잠재적인 난점은 실에 작용하는 압축이 감소된다는 것이다. 이러한 이유로 너트와 그립-링 상의 표면들의 상대적인 경사에 대 해 주의를 기울이는 것이 중요하다. 한편으로 어떤 사람은 너트를 조이는 것이 파이프를 속박하도록 그립-링을 압축하는 경사를 가지기를 원한다. 다른 한편으로 어떤 사람은 파이프 상의 종방향 힘이 그립-링의 몸체 바깥쪽으로의 과도한 움직임을 허용하는 그리 크지 않은 각도를 확보하여야 한다.

표면들(46, 48)의 경사들의 각도는 일반적으로 45도의 각도로 맞추어진다. 그러나, 그립-링 상의 힘들의 다른 비율이 선택될 수 있도록 상기 경사들의 각도는 변경될 수 있다. 예를 들면, 커플링의 종방향 축에 대한 경사의 각도가 30도라면 그립 링에 작용하는 방사상의 힘에 대한 종방향의 힘의 비율은 더 이상 1:1이 아니고 그 각도의 사인(sine)값에 관련될 것이다. 이러한 각도의 변경은 두 방향들에 발생되는 상대적인 힘들을 조절하는 것을 허용한다.

너트가 조여짐에 따라 두 쐐기같은 표면들은 서로의 정상에서 만나는 것을 이제 누구나 인정할 수 있다. 그러나, 너트가 더 조여짐에 따라, 그립-링은 그립-링의 앞쪽 표면(48)이 또한 아래쪽으로 밀리도록 하는 방사상의 힘을 받아 너트 표면(46)과 그립-링 표면(48)의 상대적인 각도가 변하도록 하는 결과가 발생된다. 조여진 너트가 상대적으로 큰 강도를 가지는 것이 더 중요하므로, 표면들 46과 48은 초기 결합상태에서보다는 차라리 너트가 조여졌을 때 상대적으로 평행하고 서로의 정상이 편평한 것이 바람직하다. 그 이유로, 그립-링 표면(48)의 초기 경사는 너트의 그 것에 비해 작으며, 즉, 커플링의 종방향 축(44)에 더 가깝다.

도 6∼도 8에 도시된 것은 다른 잇점들을 더 가지는 본 발명의 실시예이다.

이는 도 2∼도 5에 도시된 커플링에서의 잠재적인 작동상의 난점들을 극복한 것이다. 그 커플링에서, 너트가 완전히 조여졌을 때 그립-링의 앞쪽 끝단은 방사상으로 압축되고, 그립-링과 몸체의 안쪽 표면(68) 간의 접촉은 오직 실링 링(18)에 근접하는 그립-링의 다른 쪽 끝단에서만 일어난다. 그러한 커플링이 파이프와 조립되었을 때, 파이프의 측방향으로 작용하는 힘들은 그립-링의 앞쪽 끝단이 너트의 표면(46)을 가로질러 볼조인트의 배열에서 보여지는 것과 많이 닮은 형태로 움직이도록 할 것이라는 것은 이 분야의 기술자들에게는 명백하다. 어떤 실례에서 그 것은 너트가 조여진 위치에 있을 때 몸체에 결합되고 길이에 따른 여분의 지지점을 제공하는 것에 의해 그립-링을 강화하는 잇점이 될 수 있을 것이다. 이는 도 6-8에 도시되어 있는데, 그립 링은 립(lip, 70)을 구비하며, 립은 그립-링 표면(48)의 연장에 의한 것이다. 비압축 상태에서 립은 초기에 몸체 끝단(38)에서의 몸체의 내경보다 큰 직경이고, 몸체 스톱(38)의 부분에 대해 같은 높이로 배치된다. 너트가 조여지면 너트에 의해 종방향과 방사상의 힘이 작용하는 하에서 그립-링의 앞쪽 끝단은 몸체 내측으로 미끄러진다. 비록 도시되지는 않았지만, 립과 그립-링 간의 각도는 직각이라기보다는 차라리 아취형이고 이 것은 그립-링이 몸체속으로 그리고 몸체 끝단(38)을 넘어 미끄러져 들어가는 것을 도와준다는 것은 이해되어져야 한다.

그립-링이 몸체 속으로 미끄러짐에 따라, 립(70)의 가장자리는 몸체의 내측 표면에 접촉되고, 그래서 그립-링은 몸체의 앞쪽과 뒤쪽 끝단에 양쪽 모두에 결합되어 몸체에 대하여 회전에 저항하는 것을 보장한다. 즉, 그립-링의 종방향 축은 축방향의 힘이 파이프와 그립-링에 작용할 때 초차 일반적으로 커플링의 나머지 부분과 함께 공동축으로 남는다.

그립-링 상의 립은 또한 커플링의 조립품에서 부가적인 잇점을 제공한다. 그립-링이 몸체 속으로 삽입될 때, 립의 사용은 그립-링이 정방향으로 삽입되는 것을 보장한다.

도 6∼도 9는 또한 위에서 언급한 바와 같이 너트의 표면(46)의 그 것보다 낮은 경사도를 가지는 그립-링 표면(48)의 초기 경사를 가지는 것의 잇점을 보여준다. 도시된 바와 같이, 너트가 조여지고 그립-링의 앞쪽 끝단이 방사상으로 압축됨에 따라, 정상 작동 위치에 있을 때 두 표면들이 대체로 평행하도록 이들 두 표면들 간의 상대적인 경사는 변한다.

위와 같은 구성은 커플링이 여기에서 알려진 종래의 커플링들보다 작은 길이로 되는 것을 가능하게 한다는 것을 누구나 인정할 수 있다. 자유상태 또는 풀려진 상태에서 너트 쐐기의 말단 돌출부가 몸체 안에 위치되는 것이 바람직하다. 이 돌출부는 비록 예리한 것은 아니지만, 예리한 환형의 돌출부가 아닌 것을 보장하기 위해 어느 정도 둥글게되는 것임을 이해할 수 있을 것이다.

너트의 표면(46)의 치수는 또한 그립-링의 표면(48)보다 큰 치수이다. 이는 두 표면들의 상대적인 미끄럼 운동을 허용하기 위해 그립-링의 표면이 너트 표면을 따라 움직이는 경우에도(도 2와 도 5 비교) 그립-링의 표면이 너트의 표면에 대해 완전히 접촉하는 것을 허용한다.

커플링의 몸체 안에서 파이프의 보호를 더 보조하기 위해 너트는 커플링이 조여진 상태일 때, 그립-링이 몸체의 바깥으로 빠지는 것으로부터 막기 위한 스톱 또는 립을 구비할 수 있다. 이는 도 9에 도시되어 있는 쐐기 표면으로부터 안쪽으로 연장되는 환상의 어깨 또는 립(72)으로 커플링의 종방향 축에 대해 대략 수직이다. 이는 그립-링이 립에 직접 접촉될 것이고 그립-링이 바깥으로 더 움직이는 것을 허용하지 않을 것이기 때문에 그립-링이 커플링의 바깥으로 빠지는 것을 방지하는 효과를 가지는 것으로 숙련된 기술자에게 평가되어 진다.

위의 특징들의 모두를 구비하는 커플링이 도 10에 도시되어 있다.

이 분야의 기술자는 지금 위에서 언급된 모든 특징들에 의해 진보가 제공되었다는 것을 인정할 수 있을 것이고, 여기에서 요약하면;

(a) 갈고리모양의 돌출부 상의 쐐기 너트 표면의 사용은 필요한 가공하지 않은 재료의 양을 감소시키고, 지금까지는 부적당했던 장소들에 사용될 수 있는 보다 짧은 커플링을 제공한다.

(b) 너트 및/또는 내부 몸체 사이에 경사진 표면들의 사용은 너트를 통해 어느 방사상의 힘들을 전달하는 것을 도와주고 몸체 속으로 들어가 그 것에 의해 필요에 따라 부가적인 지지를 제공하는데, 예를 들면, 사용되는 재료가 커플링의 특별한 크기로 인해 충분한 강성을 가지지 않을 때 또는 작동 온도들과 압력들과 관련된 것을 포함하는 작동조건들 상에 문제점들이 있을 때이다.

(c) 그립-링 상의 립의 사용은 커플링의 조립에 도움을 주고 그립 링의 능력을 감하는 그립-링과 몸체 간의 부가적인 지지를 제공하고 그러므로 커플링의 나머지에 대하여 파이프가 축방향으로 움직이지 못하도록 한다.

(d) 쐐기 표면과 그립-링 표면의 두 표면들이 초기에는 평행하지 않지만 너트가 조여짐에 따라 그립-링이 안쪽으로 굽어서 상기 두 표면들이 결국에 대략 평행하게되는 구성은 보다 나은 결합을 제공한다.

(e) 너트 상의 어깨 또는 립의 사용은 그립-링과 그에 따라 파이프가 커플링에서 빠지는 것을 방지하는 것을 도와주는 그립-링의 스톱을 제공한다.

본 발명에 대한 더 많은 잇점들과 개선들은 본 발명의 범위를 벗어남 없이도 잘 만들어질 것이다. 비록 본 발명은 가장 실용적이고 바람직한 실시예로 발명된 것에 대해서만 도시되고 기술되었지만 본 발명의 범위와 사상 안에서 변형이 가능하며, 여기에서 상세히 개시된 것에 한정되는 것은 아니며 어떠한 그리고 모든 동등한 발명들과 장치들을 포함하기 위한 청구항들의 전체범위에 일치되는 것임을 알 수 있다.

Claims (17)

1. 중합체 파이프의 연결을 위한 커플링에 있어서,

   적어도 일부분을 따라 연장된 외부나선과 내부 표면을 가지는 중공의 몸체;

   일단에 상기 몸체의 외부 나선에 결합되는 내부 나선, 상기 몸체의 내부 표면과 대략 평행한 제 1 표면과 상기 제 1 표면의 내측 가장자리로부터 연장되고 바깥쪽으로 줄어드는 제 2표면을 가지며 상기 몸체의 내부 표면의 적어도 한 부분 위로 연장되게 만들어진 갈고리모양의 돌출부를 구비하고, 상기 몸체의 외부나선에 나사결합되는 너트;

   상기 몸체의 내부 표면에 대략 평행한 제 1표면과 상기 제 1표면으로부터 바깥쪽으로 줄어드는 제 2 표면을 구비하고, 방사상으로 안쪽으로 향하는 미늘들을 포함하는 변형 가능한 그리핑 부재를 포함하고,

   상기 너트가 조여지는 상태에서, 상기 너트의 제 2표면은 상기 그리핑 부재들의 제 2표면에 접촉되고 상기 그리핑 부재의 제 2표면에 종방향과 방사상의 방향들 모두로 힘을 작용시키고 그것에 의해 그리핑 부재가 방사상으로 그리고 종방향의 상기 몸체의 안으로 가압되도록 하고, 상기 너트의 제 1표면은 상기 몸체의 내부표면을 따라 미끄러지도록 된 것을 특징으로 하는 커플링.
2. 제 1항에 있어서, 상기 그리핑 부재가 충분히 방사상으로, 안쪽으로 움직였을 때 그것에 의해 파이프를 몸체 안쪽으로 끌어당기도록 상기 그리핑 부재는 상기 파이프를 속박하는 것을 특징으로 하는 커플링.
3. 제 1항에 있어서, 상기 너트가 더 조여지는 상태에서, 상기 그리핑 부재의 제 2표면은 상기 너트의 제 2표면에 대해 안쪽으로 미끄러지도록 된 것을 특징으로 하는 커플링.
4. 제1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몸체의 내부 표면은 테이퍼가 져있고 상기 몸체의 바깥쪽으로 확장되고, 상기 너트가 조여지는 상태에서 상기 그리핑 부재가 상기 몸체 안쪽으로 움직임에 따라 상기 너트의 제 1표면은 상기 몸체의 내부 표면에 소정 비율로 접촉하고 그래서 상기 몸체는 어느 방사상의 힘에 대해서도 상기 너트를 보강하는 것을 특징으로 하는 커플링.
5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 너트의 제 1표면은 테이퍼져 있고, 안쪽방향으로 축소되고, 상기 너트가 조여지는 상태에서 상기 그리핑 부재가 상기 몸체 안으로 움직여 상기 너트의 제 1표면이 소정 비율로 상기 몸체의 내부 표면에 대해 접촉하고 그래서 상기 몸체는 어느 방사상의 힘에 대해서도 상기 너트를 보강하는 것을 특징으로 하는 커플링.
6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몸체의 내부 표면은 테이퍼져 있고 상기 몸체의 바깥쪽으로 확장되고, 상기 너트의 제 1표면은 테이퍼져 있고 안쪽으로 축소되고, 상기 너트가 조여지는 상태에서 상기 두 표면들은 상기 몸체가 어느 방사상의 힘에 대해서도 상기 너트를 보강하는 시점의 고정 위치 안에 있을 때까지 서로에 대해 접촉하는 것을 특징으로 하는 커플링.
7. 제 6항에 있어서, 상기 몸체와 상기 너트 상의 테이퍼는 같은 각도인 것을 특징으로 하는 커플링.
8. 제 6항에 있어서, 상기 테이퍼는 두 각들의 각도인 것을 특징으로 하는 커플링.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 몸체는 상기 너트의 몸체와 상기 갈고리모양의 돌출부에 의해 형성되는 공동속으로 맞물리게 미끄러지도록 된 끝단을 구비하는 것을 특징으로 하는 커플링.
10. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 그리핑 부재는 상기 그리핑 부재의 제 2표면으로부터 뒤쪽으로 연장된 바깥 환상의 립을 구비하고, 상기 그리핑 부재는 상기 너트가 조여지지 않은 위치에 있을 때 상기 몸체에 접촉하고, 상기 너트가 조여짐에 따라 상기 립이 상기 몸체 안으로 들어가도록하기 위해 가압되고, 상기 립의 바깥 가장자리는 지지를 제공하기 위해 상기 몸체의 안쪽 표면에 인접하는 것을 특징으로 하는 커플링.
11. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 그리핑 부재의 제 2표면의 경사는 상기 너트의 제 2표면의 경사보다 작고 상기 너트가 상기 그리핑 부재에 결합되고 상기 그리핑 부재를 상기 몸체속으로 가압하여 상기 그리핑 부재를 압축할 때, 상기 그리핑 부재의 제 2표면의 경사는 대략 상기 너트의 제 2표면의 경사와 같아지도록 선택된 것을 특징으로 하는 커플링.
12. 제 11항에 있어서, 휴지 상태에서의 상기 그리핑 부재의 제 2표면의 경사는 약 37도이고, 상기 너트의 제 2표면의 경사는 약 45도인 것을 특징으로 하는 커플링.
13. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 너트는 상기 너트의 제 2표면의 가장자리로부터 안쪽으로 방사상으로 연장된 환상의 어깨를 더 구비하고, 상기 어깨는 상기 그리핑 부재의 압축상태에서 상기 그리핑 부재에 의해 접촉되도록 되고 그것 때문에 상기 그리핑 부재가 몸체의 바깥 종방향으로 이동하는 것에 저항하는 힘을 제공하는 것을 특징으로 하는 커플링.
14. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 그리핑 부재의 제 2표면 전체가 상기 너트의 제 2표면에 접촉된 상태가 유지되는 동안 상기 너트가 조여짐에 따라 상기 그리핑 부재의 제 2표면이 상기 너트의 제 2표면에 접하여 머무르도록하기 위해 상기 너트의 제 2표면의 폭은 상기 그리핑 부재의 제 2표면의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 커플링.
15. 제 14항에 있어서, 상기 너트의 제 2표면의 폭은 상기 그리핑 부재의 제 2표면의 폭보다 약 1/3 더 큰 것을 특징으로 하는 커플링.
16. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링은 아세탈 플라스틱 재료로 만들어진 것을 특징으로 하는 커플링.
17. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링은 폴리프로필렌 재료로 만들어진 것을 특징으로 하는 커플링.

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