KR101244771B1 - 변형 가능한 기계적 파이프 커플링 - Google Patents

Abstract

변형 가능한 기계적 파이프 커플링이 개시된다. 커플링은 결합될 파이프 요소의 단부에 걸치는 복수의 상호 연결 가능한 세그먼트를 갖는다. 세그먼트는 파이프 요소의 외부면에 결합하는 아치형 표면을 갖는다. 외부면은 180°이하의 각도를 이루고 파이프 요소 외부면의 곡률 반경보다 큰 곡률 반경을 갖는다. 세그먼트는 세그먼트를 서로 연결하기 위한 조절식으로 조임 가능한 연결 부재를 갖는다. 연결 부재가 조여질 때, 아치형 표면이 변형하여 파이프 요소의 외부면의 곡률 반경에 합치된다.

파이프 커플링, 파이프 요소, 커플링 세그먼트, 아치형 표면, 연결 부재

Description

변형 가능한 기계적 파이프 커플링{DEFORMABLE MECHANICAL PIPE COUPLING}

본 발명은 파이프 요소에 합치하도록 변형 가능하여, 커플링이 유닛으로서 미리 조립되어 설치될 수 있게 하는 기계적 파이프 커플링에 관한 것이다.

파이프 요소를 단부-대-단부로 함께 결합하기 위한 기계적 커플링은 동축 정렬된 파이프 요소의 단부를 둘러싸도록 원주방향으로 위치 가능한 상호 연결 가능 세그먼트를 포함한다. 용어 "파이프 요소"는 본 명세서에서 임의의 파이프형 품목 또는 파이프형 형태를 갖는 구성 요소를 설명하는데 사용된다. 파이프 요소는 파이프 스톡, 엘보우, 캡 및 티(tee)와 같은 파이프 피팅(fitting), 뿐만 아니라 밸브, 리듀서(reducer), 스트레이너, 제한기, 압력 조절기 등과 같은 제어 구성 요소를 포함한다.

각각의 기계적 커플링 세그먼트는 하우징으로부터 반경방향 내향으로 돌출하고 결합된 파이프 요소 각각 둘레로 연장하는 편평 단부 파이프 요소 또는 원주방향 그루브(groove)에 결합하는 아치형 표면을 갖는 하우징을 포함한다. 아치형 표면과 파이프 요소 사이의 결합은 기계적 구속을 제공하고 높은 내부압 및 외부압 하에서조차 파이프 요소가 결합 유지되는 것을 보장한다. 하우징은, 각각의 파이프 요소의 단부와 결합하여 유체 기밀 밀봉부를 제공하도록 세그먼트와 협동하는 일반적으로 탄성 중합 링인 개스킷 또는 밀봉부를 수용하는 환형 채널을 규정한다. 세그먼트는 일반적으로는 하우징으로부터 외향 돌출하는 러그의 형태인 연결 부재를 갖는다. 러그는 서로를 향해 세그먼트를 견인하도록 조절식으로 기밀 가능한 너트 및 볼트와 같은 파스너(fastner)를 수용하도록 적용된다.

커플링과 파이프 요소 사이의 양호한 끼워맞춤을 보장하기 위해, 종래의 커플링의 아치형 표면은 결합되도록 의도되는 파이프 요소의 외부면의 곡률 반경에 실질적으로 정합하는 곡률 반경을 갖는다. 그루브 형성된 파이프 요소와 사용되는 커플링에 있어서, 아치형 표면의 곡률 반경은 그루브의 외측의 파이프 요소의 외부면의 곡률 반경보다 작으므로 아치형 표면은 그루브 내에 끼워맞춰져서 적절하게 결합된다.

커플링의 아치형 표면과 종래의 커플링의 파이프 요소의 외부면 사이의 기하학적 관계는 기계적 커플링이 사용될 때 지루하고 시간 소모적인 설치 프로세스를 초래한다. 일반적으로, 커플링은 세그먼트가 함께 볼트 결합되고 링 밀봉부가 세그먼트의 채널 내에 포획된 상태로 기술자에 의해 수용된다. 기술자는 먼저 이를 볼트 결합 해제함으로써 커플링을 분해하고, 링 밀봉부를 제거하고, 이를 윤활하고(미리 윤활되어 있지 않은 경우), 결합될 파이프 요소의 단부 둘레에 이를 배치한다. 링 밀봉부의 설치는 파이프 요소를 수용하도록 윤활되고 신장되는 것을 요구하는데, 링 밀봉부는 일반적으로 강성이고 윤활은 밀봉부의 수동 조작을 어렵게 하기 때문에 종종 어렵고 지저분한 작업을 필요로 한다. 양 파이프 요소 상의 적소의 링 밀봉부에 의해, 세그먼트는 동시에 배치되어 파이프 요소의 단부에 걸치고 이들에 대해 링 밀봉부를 포획한다. 배치 중에, 세그먼트는 밀봉부에 결합하고, 아치형 표면은 그루브와 정렬되고, 볼트는 러그를 통해 삽입되고, 너트는 볼트 상에 나사 결합되어 조여져서, 커플링 세그먼트를 서로를 향해 견인하고, 밀봉부를 가압하여 아치형 표면을 그루브 내에 결합한다.

상기 설명으로부터 명백한 바와 같이, 종래 기술에 따른 기계적 파이프 커플링의 설치는 기술자가 일반적으로 적어도 7개의 개별 부품 부분(및 커플링이 두 개 이상의 세그먼트를 가질 때는 그 이상임)을 취급하고, 커플링을 완전히 분해하여 재조립해야 하는 것을 요구한다. 기술자가 먼저 이를 완전히 분해하고 이어서 이를 재조립하지 않고 기계적 파이프 커플링을 부품마다 설치할 수 있으면 상당한 시간, 노력 및 비용이 절약될 것이다.

본 발명은 상호 연결 가능한 파이프 커플링 세그먼트에 관한 것이다. 각각의 세그먼트는 단부-대-단부 관계로 함께 파이프 요소를 고정하기 위해 한 쌍의 파이프 요소의 대면 단부에 걸쳐 각각 위치 가능하다. 파이프 요소의 단부는 실질적으로 원통형 프로파일의 외부면을 갖는다. 각각의 세그먼트는 파이프 요소의 외부면과 접경하도록 적용된 한 쌍의 아치형 표면을 포함한다. 각 세그먼트의 아치형 표면은 서로 이격 관계에 있다. 아치형 표면은 180°이하의 각도를 이루고 파이프 요소의 외부면의 곡률 반경보다 큰 곡률 반경을 갖는다. 각각의 세그먼트는 하나의 커플링 세그먼트를 다른 커플링 세그먼트와 조절 가능하게 연결하기 위한 연결 부재를 추가로 포함한다. 연결 부재는 세그먼트의 아치형 표면을 함께 견인하기 위해 조절식으로 조임 가능하다. 세그먼트는 파이프 요소의 외부면에 아치형 표면의 곡률을 실질적으로 합치시키기 위해 연결 부재의 조절 가능한 조임시에 변형 가능하다.

바람직하게는, 세그먼트는 실질적으로 탄성 변형 가능하고, 아치형 표면은 세그먼트로부터 반경방향 내향으로 돌출한다. 연결 부재는 세그먼트 각각의 단부로부터 외향으로 연장하는 한 쌍의 돌출부를 포함한다. 돌출부는 세그먼트를 서로 조절 가능하게 연결하기 위해 파스너를 수용하도록 적용되고, 파스너는 파이프 요소의 외부면과 결합하도록 세그먼트의 아치형 표면을 함께 견인하기 위해 조절식으로 조임 가능하다. 바람직하게는, 돌출부는 파스너를 수용하도록 적용된 그를 통한 구멍을 갖는 러그를 포함한다.

본 발명은 또한 단부-대-단부 관계로 함께 파이프 요소를 고정하기 위해 한 쌍의 파이프 요소의 대면 단부에 걸쳐 각각 위치 가능한 파이프 커플링에 관한 것이다. 재차, 파이프 요소의 단부는 실질적으로 원통형 프로파일의 외부면을 갖는다. 파이프 커플링은 제1 및 제2 커플링 세그먼트를 포함한다. 각각의 커플링 세그먼트는 파이프 요소의 외부면과 접경하도록 적용된 한 쌍의 아치형 표면을 갖는다. 아치형 표면은 서로 이격 관계에 있다. 아치형 표면은 180°이하의 각도를 이루고 파이프 요소의 외부면의 곡률 반경보다 큰 곡률 반경을 갖는다. 각각의 커플링 세그먼트는 하나의 커플링 세그먼트를 다른 커플링 세그먼트와 조절 가능하게 연결하기 위한 연결 부재를 갖는다. 연결 부재는 세그먼트의 아치형 표면을 함께 견인하기 위해 조절식으로 조임 가능하다. 세그먼트는 파이프 요소의 외부면에 아치형 표면의 곡률을 실질적으로 합치시키기 위해 연결 부재의 조절 가능한 조임시에 변형 가능하다.

파이프 커플링은 가요성의 탄성 밀봉부를 추가로 포함한다. 밀봉부는 파이프 요소를 수용하도록 치수 설정된 내경을 갖는 실질적으로 원형 링이다. 밀봉부는 제1 및 제2 커플링 세그먼트의 아치형 표면 사이에 위치된다. 밀봉부는 제1 및 제2 커플링 세그먼트를 서로로부터 이격 관계로 위치시켜 이에 의해 파이프 요소가 단부-대-단부 관계로 제1 및 제2 커플링 세그먼트 사이에 삽입될 수 있도록 치수 설정된 외경을 갖는다. 밀봉부는 연결 부재가 아치형 표면을 함께 견인하고 파이프 요소의 외부면에 실질적으로 세그먼트의 곡률을 합치시키도록 조절 가능하게 조여질 때 변형 가능하다.

바람직하게는, 제1 및 제2 세그먼트 각각은 연결 부재 각각에 인접하여 위치된 한 쌍의 각도 배향 표면을 추가로 포함한다. 하나의 세그먼트 상의 각도 배향 표면은 다른 세그먼트 상의 각도 배향된 표면과 대면 관계에 있다. 각도 배향된 표면은 세그먼트가 함께 견인되어 세그먼트가 파이프 요소에 실질적으로 수직인 축 둘레로 서로에 대해 세그먼트가 회전할 때 서로 결합한다. 세그먼트를 함께 견인하여 회전하는 것은 조인트의 모든 축 둘레에 강성을 제공하도록 아치형 표면과 그루브 사이의 결합을 강요한다.

다른 실시예에서, 파이프 커플링은 실질적으로 대면 관계의 제1 및 제2 단부를 갖는 아치형 밴드를 포함한다. 단부는 서로로부터 이격된다. 밴드는 중심 공간을 둘러싸고 이를 규정한다. 제1 및 제2 아치형 표면은 그의 측면 상의 밴드를 따라 길이방향으로 장착된다. 아치형 표면은 서로를 따라 이격 관계에 있고 중심 공간 내로 실질적으로 반경방향 내향으로 돌출한다. 아치형 표면은 파이프 요소의 외부면의 곡률 반경보다 큰 곡률 반경을 갖는다. 파이프 요소의 단부는 중심 공간 내에 삽입 가능하다. 연결 부재는 세그먼트의 제1 및 제2 단부 상에 장착된다. 연결 부재는 제1 및 제2 단부를 서로를 향해 견인하기 위해 조절식으로 조임 가능하다. 밴드는 변형 가능하여, 제1 및 제2 단부를 연결 부재의 조절 가능한 조임시에 서로를 향해 이동시킨다. 아치형 표면은 이에 의해 파이프 요소의 외부면과 결합하게 되고, 이들의 곡률은 실질적으로 파이프 요소의 외부면의 곡률과 실질적으로 합치한다.

밴드의 변형은 탄성, 소성일 수 있고, 또는 제1 및 제2 단부 사이에 위치된 힌지에 의해 용이하게 될 수 있다. 힌지는 밴드의 제1 부분이 중심 공간 내에 파이프를 수용하기 위해 밴드의 제2 부분에 대해 피벗하도록 한다.

본 발명은 또한 단부-대-단부 관계로 함께 파이프 요소의 대면 단부를 고정하기 위한 방법을 포함한다. 상기 방법은,

(A) 중심 공간을 둘러싸는 단부-대-단부로 서로 부착된 복수의 커플링 세그먼트를 갖는 파이프 커플링을 제공하는 단계로서, 커플링 세그먼트는 파이프의 외부면과 접경하도록 적용된 아치형 표면을 갖는 파이프 커플링 제공 단계와,

(B) 중심 공간 내로 파이프 요소의 단부를 삽입하는 단계와,

(C) 파이프 요소의 외부면에 커플링 세그먼트의 아치형 표면의 곡률을 합치시키도록 커플링 세그먼트를 변형하는 단계를 포함한다.

도 1 내지 도 1B는 본 발명에 따른 변형 가능한 기계적 파이프의 종방향 단면도.

도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 파이프 커플링의 부분 단면도.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 파이프 커플링과 사용되는 밀봉부의 부분 절결 사시도.

도 6 내지 도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 다양한 파이프 커플링 실시예의 축방향 도면.

도 7A 및 도 9 내지 도 13은 본 발명에 따른 파이프 커플링 실시예의 종방향 단면도.

도 14는 본 발명에 따른 파이프 커플링의 사시도.

도 15는 도 14에 도시된 파이프 커플링의 측면도.

도 16은 도 14의 라인 16-16을 따라 취한 단면도.

도 17은 본 발명에 따른 파이프 커플링 실시예의 부분 절결 축방향 도면.

도 18은 본 발명에 따른 파이프 커플링 실시예의 축방향 도면.

도 19는 본 발명에 다른 파이프 커플링 실시예의 축방향 도면.

도 20은 본 발명에 따른 파이프 커플링 실시예의 부분 절결 축방향 도면.

도 21은 도 20에 도시된 파이프 커플링의 부분 단면도.

도 22는 본 발명에 따른 파이프 커플링 실시예의 부분 절결 축방향 도면.

도 23은 본 발명에 따른 파이프 커플링 실시예의 축방향 도면.

도 24 내지 도 26은 본 발명에 따른 파이프 커플링 실시예의 축방향 도면.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 파이프 커플링(10)을 도시한다. 커플링(10)은 단부-대-단부 관계로 파이프 요소를 함께 고정하도록 파이프 요소(16, 18)의 단부(16a, 18a)를 걸치도록 서로 상호 연결 가능한 커플링 세그먼트(12, 14)로 형성된다. 파이프 요소의 단부는 실질적으로 원통형 프로파일의 각각의 외부면(20, 22)을 갖는다.

커플링 세그먼트(12, 14)의 상호 연결은 바람직하게는 도 2에 가장 양호하게 도시된 러그(24, 26)의 형태의 연결 부재에 의해 실시된다. 러그는 바람직하게는 각각의 세그먼트의 각각의 단부에 위치되어 세그먼트로부터 외향으로 돌출한다. 러그(24, 26)는 서로 대면 관계로 위치되고, 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이 커플링 세그먼트를 서로 조절 가능하게 연결하기 위해 러그(24, 26)와 협동하고 조절식으로 긴장 가능한 볼트(28)와 너트(30)의 형태의 파스너를 수용하도록 적용된다.

도 1에 가장 양호하게 도시된 바와 같이, 각각의 세그먼트(12, 14)는 한 쌍의 아치형 표면(32, 34)을 포함한다. 아치형 표면은 서로 이격 관계에 있고, 바람직하게는 파이프 요소(16, 18)를 향해 반경방향 내향으로 돌출한다. 이 표면들은 후방벽(40)에 결합된 측벽(38)을 갖는 하우징(36)으로부터 연장되고, 측벽 및 후방벽은 밀봉부(44)를 수용하는 채널(42)을 형성한다.

밀봉부(44)의 예는 도 4 및 도 5에 도시된다. 밀봉부(44)는 바람직하게는 탄성 중합 재료로 형성된 가요성 탄성 링이다. 밀봉부는 파이프 요소(16, 18)의 외부면(20, 22)과 밀봉부 사이의 밀봉력을 증가시키도록 파이프 내의 내부압을 사용하는 립(lip)(46)을 가질 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 밀봉부(44)는 또한 립(46) 사이에 위치된 텅부(tongue)(46)를 가질 수 있고, 텅부는 밀봉부 둘레로 원주방향으로 연장하고 반경방향 내향으로 돌출한다. 텅부(48)는 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이 파이프 요소에 대한 밀봉부(44)의 적절한 위치 설정을 보장하기 위해 파이프 요소(16, 18)의 단부에 결합하는 정지면을 제공한다. 텅부(48)와 파이프 요소의 결합은 또한 그루브(존재하는 경우), 또는 파이프 요소의 외부면 상의 정렬 마크와 아치형 표면의 정렬을 실시한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 아치형 표면(32, 34)은 파이프 요소(16, 18)의 외부면(20, 22)의 곡률 반경(52)보다 큰 곡률 반경(50)을 갖는다. 더욱이, 아치형 표면(32)은 180°이하의 각도(54)를 이룬다. 약 40°내지 약 179°사이의 각도(54)가 실용적이다. 이 아치형 표면 기하학적 형상의 결과로서, 세그먼트(12, 14)는 파이프 요소(16, 18)가 먼저 커플링을 분해하지 않고, 도 1에 도시된 바와 같이 커플링(10) 내로 직접 삽입될 수 있도록 서로로부터 분리되어 재조립될 수 있다. 이 특징은 부품마다 파이프 단부 상에 조립되어야 하는 종래의 커플링에 비해 상당한 장점을 제공한다. 본 발명에 따른 커플링(10)과 파이프 단부의 결합은, 기술자가 더 적은 부품을 취급하고 볼트 상에 너트를 나사 결합할 필요가 없기 때문에 종래의 커플링보다 훨씬 더 원활하고 신속하게 진행된다. 도 1에 도시된 실시예에서, 밀봉부(44)는 파이프 단부가 상술한 바와 같이 삽입되게 하는데 충분한 이격 관계로 커플링 세그먼트(12, 14)를 유지하도록 치수 설정된 외경(56)을 갖는다. 밀봉부 내경(58)은 단순히 커플링을 파이프 요소의 상부로 압박함으로써 또는 파이프 요소를 커플링 내로 삽입함으로써 파이프 요소의 단부(16a, 18a)를 수용하도록 치수 설정된다. 이격 관계로 세그먼트를 지지하기 위한 상이한 특징을 갖는 다른 실시예가 후술된다.

양 파이프 요소(16, 18)가 도 1A에 도시된 바와 같이 커플링(10) 내에 삽입된 후에, 너트(30)가 조여진다(또한 도 2 참조). 너트(30)는 세그먼트(12) 상의 아치형 표면(32, 34)을 세그먼트(14) 상의 것들을 향해 견인하도록 이들의 볼트(28)와 협동한다. 너트의 조임은 러그(24, 26) 상에 힘을 인가하고, 이는 세그먼트를 파이프 요소와 접촉하게 하여 아치형 표면(32, 34)의 곡률 반경(50)이 실질적으로 파이프 요소(16, 18)의 곡률 반경(52)에 합치하도록 세그먼트(12, 14)를 변형시킨다. 이 작용은 도 2 및 도 3을 도 1A 및 도 1B와 비교하여 도시되어 있고, 여기서 아치형 표면과 파이프 외부면 사이의 갭(60)은 아치형 표면이 파이프 단부의 외부면과 결합하게 됨에 따라 감소된다.

세그먼트(12, 14)의 변형은 바람직하게는 실질적으로 탄성이고, 너트(30)가 느슨해질 때 세그먼트가 이들의 원래 형상으로 실질적으로 탄성 복원되게 하여, 이에 의해 본 명세서에 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 방식으로 커플링(10)이 재사용되는 것을 허용한다. 세그먼트는 또한 상당한 소성 변형을 갖도록 설계될 수 있고, 여기서 변형은 영구 고정을 세그먼트에 부여한다. 실제 커플링에 있어서, 파스너의 조임의 결과로서 세그먼트에 발생하는 소정 정도의 소성 및 탄성 변형이 일반적으로 존재할 수 있다. 부가적으로, 세그먼트(12, 14)가 미변형 상태에 있을 때(도 2), 러그(24, 26)는 서로에 대해 각도 배향될 수 있다. 약 10°의 상대 각도(62)가 실용적이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 러그(24, 26)의 상대 각도 배향은 세그먼트가 변형됨에 따라 감소되고, 기하학적 형상은 일단 아치형 표면이 실질적으로 외부면(20, 22)에 합치되면 러그가 실질적으로 평행하도록 설계될 수 있다. 이는 완전히 조여질 때 볼트 헤드 및 너트가 러그와 실질적으로 편평 접촉 상태에 있을 수 있어, 이에 의해 볼트의 영구 변형을 유발할 수 있는 볼트 내의 유도 굽힘 모멘트를 회피할 수 있기 때문에 바람직하다. 밀봉부(44)는 또한 도 1B에 도시된 바와 같이 립(46)이 파이프 요소 외부면(20, 22)과 완전히 결합되는 상태로 이 프로세스에 의해 변형된다. 밀봉부(44)는 실질적으로 압축 불가능하기 때문에, 이는 세그먼트에 의해 가압될 때 팽창될 수 있는 공간을 구비해야 한다. 이 공간은 측벽(38) 사이에서 후방벽(40)에 위치된 오목부(64)에 의해 제공된다.

오목부(64)는 실제로 임의의 실용적인 형상을 취하고 가열되거나 유체에 노출될 때 밀봉부의 체적 변화를 허용하여, 밀봉부의 변형을 그의 원주에 더 균등하게 분배시키고 러그 사이의 세그먼트 사이로부터 외향으로 압출되는 밀봉부의 경향을 완화할 수 있다. 오목부(64)는 또한 만일 존재하는 경우 텅부(48)가 파이프 요소의 단부 사이로 가압되어 그를 통한 유동을 방해하는 것을 방지한다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 미리 조립된 커플링(10)에 있어서, 세그먼트와 밀봉부(44) 사이의 접촉에 의해 결정되는 바와 같은 소정의 이격 관계로 세그먼트(12, 14)를 유지시킬 수 있는 볼트(28) 상의 위치에 너트(30)를 유지하는 것이 유리하다. 이는 바람직하게는 스테이킹(staking)에 의해 볼트(28)의 나사산(29)을 변형시킴으로써 적절하게 성취된다. 볼트를 스테이킹하는 것은 너트의 회전을 방해하고 이들이 예를 들면 선적 중에 진동의 영향 하에 볼트로부터 풀려지는 것을 방지하고, 설치 전에 그의 부분 모두와 함께 미리 조립된 상태에서 커플링을 유지한다. 이러한 스테이킹은 너트가 렌치에 의해 조여질 때 즉시 극복된다.

세그먼트의 만곡 강성은 요구되는 조립 토크를 감소시키고 너트와 러그 사이의 마모를 완화하기 위해 이들을 변형시키는데 필요한 힘의 양을 제어하도록 조절될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 증가된 만곡 가요성의 섹션(66)은 세그먼트의 면적 관성 모멘트를 감소시킴으로써 세그먼트(12, 14)의 하우징(36)에 형성될 수 있다. 이 감소는 후방벽(40) 및 아치형 표면(32, 34) 중 하나 또는 모두에 하나 이상의 절결부(68)를 추가함으로써 바람직하게 성취된다.

대안적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 세그먼트는 내향 돌출 치형부(69)를 포함하는 아치형 표면(32, 34)(도시 생략)을 가질 수 있다. 치형부(69)는 기계적 구속을 제공하도록 파이프 요소의 외부면에 결합하고, 특히 평면형 단부 파이프 요소에 사용될 때 유리하다. 치형부(69)는 세그먼트(14)에 도시된 바와 같이 실질적으로 연속적이거나, 세그먼트(12)에 도시된 바와 같이 단속적일 수 있다. 바람직하게는 소형 커플링에 대한 단일 치형부가 또한 가능하다. 도 7A에 도시된 바와 같이, 치형부(69)는 또한 커플링에 의해 제공된 기계적 구속을 증가시키도록 세그먼트의 대향 측면에 쌍으로 배열될 수 있다.

본 발명에 따른 커플링은 두 개의 세그먼트로 이루어진 것으로 상술되었지만, 이는 단지 예일 뿐이다. 두 개 이상의 세그먼트를 갖는 커플링이 가능하고 제 조 비용에 의해 더 큰 직경의 파이프에 바람직한데, 세그먼트의 크기의 감소가 경제적으로 유리하기 때문이다. 부가의 장점은 러그 사이의 간격이 감소되어 더 적은 수의 너트의 회전 및 더 짧은 볼트를 필요로 한다는 것이다. 이에 의해 표준 깊이 소켓이 설치 중에 사용될 수 있다. 도 8은 상술된 것들과 유사한 4개의 세그먼트(74)를 갖는 커플링 실시예(72)의 예를 도시한다.

모든 아치형 표면이 실질적으로 동일한 곡률 반경을 갖는 커플링이 지금까지 도시되었다. 이러한 구조는 서로 실질적으로 동일한 직경을 갖는 파이프를 결합하기에 적절한 반면, 도 9는 상이한 직경의 파이프 요소를 커플링하기 위한 커플링 실시예(76)를 도시한다. 커플링(76)은 두 개의 세그먼트(78, 80)(두 개 이상의 세그먼트를 가질 수도 있음)로 형성된다. 각각의 세그먼트는 제1 곡률 반경(84)을 갖는 제1 아치형 표면(82)과, 제1 곡률 반경(84)보다 작은 제2 곡률 반경(88)을 갖는 제2 아치형 표면(86)을 갖는다. 이는 커플링이 더 작은 직경을 갖는 파이프 요소(92)에 더 큰 직경을 갖는 파이프 요소(90)를 결합하는 것을 허용한다. 상술된 커플링과 유사하게, 곡률 반경(84)은 파이프 요소(90)의 외부면의 곡률 반경보다 크고, 곡률 반경(88)은 파이프 요소(92)의 곡률 반경보다 크다. 이 기하학적 관계는 파이프 요소(90, 92)가 미리 조립된 커플링(76) 내에 삽입될 수 있게 하고 본 발명의 장점을 성취할 수 있게 한다. 커플링 세그먼트(78, 80)는 파이프 요소의 외부면에 곡률 반경을 합치시키도록 조절 가능한 연결 부재에 의해 힘의 인가시에 변형한다.

도 10에 도시된 바람직한 실시예에서, 커플링(10)의 내향 돌출 아치형 표 면(32, 34)은 파이프 요소 단부(16a, 18a)의 외부면(20, 22)에 형성된 그루브(84)에 결합한다. 아치형 표면(32, 34)의 이들의 각각의 그루브(94)와의 접경은 내부압 또는 외부 부하에 의해 유발되는 힘을 견디도록 커플링이 비교적 높은 단부 구속을 제공하는 것을 허용한다. 더 높은 단부 구속을 얻기 위해, 파이프 요소의 제2 세트의 그루브와 접경하는 제2 세트의 아치형 표면을 추가하는 것이 유용한 것으로 발견되었다. 이 실시예는 커플링(96)이 세그먼트(98, 100)로 구성되고, 각각의 세그먼트는 세그먼트로부터 내향 돌출하는 두 개의 쌍의 아치형 표면(102, 104)을 갖는 도 11에 도시되어 있다. 아치형 표면쌍은 서로 실질적으로 평행한 이격 관계에 있고, 이들이 함께 연결하는 파이프 요소(108, 110)의 표면의 그루브(106)의 쌍에 결합한다.

도 12에 도시된 다른 실시예에서, 10과 같은 본 발명에 따른 커플링은 세그먼트(12, 14)의 아치형 표면(32, 34)에 의해 결합된 융기된 원주방향 숄더(116)를 갖는 파이프 요소(112, 114)와 함께 사용될 수 있다. 대안적으로, 도 13에 도시된 바와 같이, 각각의 아치형 표면(124, 126)을 갖는 세그먼트(120, 122)를 갖는 본 발명에 따른 커플링(118)은 전개된 단부(132, 134)를 갖는 파이프 요소(128, 130)에 사용된다. 도 9 내지 도 13에 도시된 예시적인 실시예에서, 밀봉부(44)는 삽입시에 커플링 내에 파이프 단부를 위치시키는데 효율적으로 사용되는 텅부(48)를 갖고, 텅부는 커플링 내에 적절한 깊이로 파이프 단부를 위치시키는 것을 보조하기 위한 파이프 정지부로서 작용한다는 것을 주목하라.

다른 커플링 실시예(136)가 도 14에 도시된다. 커플링(136)은 그로부터 러그(142, 144)가 연장되는 두 개의 세그먼트(138, 140)로 구성되고, 러그는 하나의 커플링 세그먼트를 다른 것과 조절 가능하게 연결하기 위한 연결 부재로서 작용하도록 파스너(146)와 협동한다. 상술한 바와 같이, 각각의 세그먼트는 한 쌍의 아치형 표면(148 ,150)을 갖고, 그 각각은 바람직하게는 세그먼트로부터 반경방향 내향으로 돌출한다. 아치형 표면은 180°이하의 각도(152)를 이루고, 커플링이 함께 결합되는 파이프 요소의 곡률 반경보다 큰 곡률 반경(154)을 갖는다. 회전 방지 치형부(70)가 아치형 표면에 인접하여 위치되고 파이프 요소를 결합하도록 반경방향 내향으로 돌출하고 비틀림 강성을 제공한다.

도 14에 가장 양호하게 도시된 바와 같이, 각각의 세그먼트(138, 140)는 러그(142, 144)의 각각에 인접(adjacent)하여(접하여) 위치된 한 쌍이며 각을 가지고 배향되는 배향 표면(156, 158)을 갖는다. 도시된 바와 같이, 배향 표면(156)의 경사는 각각의 세그먼트 상의 배향 표면(158)의 경사에 대향할 수 있다. (양 표면은 또한 마찬가지로 동일 방향으로 경사질 수도 있다.) 이 세그먼트 상의 표면 사이의 대향 경사 관계는 도 15에 도시된 바와 같이 미리 조립된 커플링에서 대면 관계로 위치된 호환 가능한 경사를 갖는 표면을 형성한다. 파스너(146)가 조여져서 파이프 요소의 외부면에 아치형 표면에 합치할 때, 각각의 세그먼트 상의 배향 표면(156, 158)은 서로에 대해 결합하여 활주하여, 세그먼트가 함께 견인되고 결합되는 파이프 요소의 축에 실질적으로 수직으로 배향된 축(160) 둘레로 대향 방향으로 서로에 대해 회전할 수 있게 한다. 세그먼트(138, 140)의 이들 움직임은 아치형 표면(148, 150)이 파이프 요소 내의 그루브에 결합하게 하고 상술한 바와 같이 조인트의 모든 축에 강성을 추가한다. 동일한 경사를 갖는 배향 표면을 갖는 커플링 세그먼트에 있어서, 커플링은 유사한 효과를 갖고 서로에 대해 대향 방향으로 파이프를 따라 이동한다.

도 16에 단면도로 도시된 바와 같이, 커플링(136)을 형성하는 세그먼트(138, 140)는 하우징(164)에 의해 규정된 채널(162)을 갖는다. 하우징은 후방벽(166) 및 측벽(168)으로 형성되고, 도 14에 도시된 미리 조립된 커플링 내로 파이프 요소의 삽입을 허용하기 위해 이격 관계로 세그먼트(138, 140)를 위치시키도록 치수 설정된 밀봉부(170)를 수용한다. 오목부(172)는 가열되거나 유체에 노출될 때 밀봉부의 체적 변화를 위한 공간을 제공할 뿐만 아니라 파이프 요소의 단부 사이로 텅부(48)가 가압되는 것을 방지하여 밀봉부의 압축에 기인하여 그를 통한 유동을 방해하는 것을 방지하도록 후방벽에 제공된다.

도 17에 도시된 다른 커플링 실시예에서, 커플링(174)은 재차 그 각각이 상술한 바와 같이 내향 돌출 아치형 표면(180)을 갖는 적어도 두 개의 커플링 세그먼트(176, 178)로 구성된다. 그러나, 아치형 표면(180)은 대향 단부에 위치된 노치(182, 184)를 갖는다. 노치(182, 184)는 파이프 요소가 미리 조립된 커플링(174) 내에 삽입되게 하도록 가장 요구되는 경우에 커플링의 3시 및 9시 위치에 간극을 제공한다. 이들 위치에서의 증가된 간극의 이용 가능성은 커플링 세그먼트(176, 178)가 간극이 표면의 단부에서 이용 가능하지 않은 경우에 있을 수 있는 것보다 미리 조립된 구조로 서로 더 근접할 수 있게 한다. 미리 조립된 커플링의 세그먼트를 함께 더 근접시킴으로써, 파이프 요소 외부면에 아치형 표면을 합치시키는데 필요한 변형의 양이 감소되고 이에 의해 파스너를 조이는데 요구되는 에너 지를 감소시킨다.

본 발명에 따른 다른 커플링 실시예(192)는 도 18에 도시된다. 커플링(192)은 중심 공간(196)을 둘러싸는 아치형 밴드(194)를 포함한다. 밴드(194)는 서로 대면 관계로 위치된 대향 단부(198, 200)를 갖는다. 단부(198, 200)는 미리 조립된 커플링에서 이격 관계에 있고, 볼트(206) 및 너트(208)와 같은 파스너를 수용하도록 적용된 바람직하게는 돌출 러그(202, 204)의 형태인 그 상부에 장착된 연결 부재를 갖는다. 볼트 및 너트는 밴드(194)를 변형시키도록 러그와 협동하고, 파이프 요소가 단부-대-단부 관계로 커플링하기 위해 중심 공간(196) 내에 삽입된 후에 단부(198, 200)를 서로를 향하게 한다. 밴드(194)는 한 쌍의 아치형 표면(210)을 갖고, 그 중 하나만이 도면에 도시되어 있다. 아치형 표면은 도 10에 도시되고 다른 실시예에 대해 상술된 바와 같이 서로의 길이 방향으로 이격 관계에 있다. 아치형 표면(210)은 커플링이 함께 결합되도록 파이프 단부의 외부면보다 큰 곡률 반경을 갖는다. 이 기하학적 구조 및 단부(198, 200)의 분리는 파이프 요소가 중심 공간(196) 내에 삽입될 수 있게 한다. 너트(208)의 조임 시에, 밴드(194)는 아치형 표면(210)의 곡률 반경이 이들이 결합하는 파이프 요소의 외부면의 곡률 반경과 합치하기 위해 가압되도록 변형된다. 미리 조립된 상태에서, 돌출 러그(202, 204)는 최대 약 20°의 상대 각도를 갖고 서로에 대해 바람직하게 각도 배향된다는 것을 주목하라. 파스너의 조임은 러그를 서로를 향해 견인하고, 바람직하게는 러그가 서로 실질적으로 평행한 지점으로 상대 각도(212)를 감소시킨다. 이는 특히 볼트와 조합하여 변형을 유발하는 반응점을 형성하도록 파이프 요소에 의존하지 않는 가요성 커플링에 대해 유리하며, 반응점에 발생된 마찰은 가요성을 억제한다.

커플링(192)은 아치형 표면(210) 사이에서 밴드(194) 내에 위치된다. 밀봉부(214)는 도 4 및 도 5에 도시된 것들과 유사할 수 있고 밴드가 변형될 때 유체 기밀 밀봉을 형성하기 위해 파이프 요소를 수용하도록 치수 설정된다.

커플링(192)의 굽힘 가요성은 밴드(194)의 면적 관성 모멘트를 감소시킴으로써 조절될 수 있다. 이러한 조절은 밴드 내에 절결부(216)를 위치시킴으로써 실시될 수 있다. 대안적으로, 도 19에 도시된 바와 같이, 힌지(218)는 단부(198, 200) 사이에 제공될 수 있다. 힌지(218)는 바람직하게는 밴드의 단부로부터 등간격으로 위치되고 무한의 굽힘 가요성을 제공하여, 단부(198, 200)가 서로를 향해 견인되도록 파스너 상에 요구되는 토크를 감소시킨다. 밴드(194)는 아치형 표면(210)이 파이프 요소 외부면의 반경과 표면의 반경을 합치시키도록 파이프 요소의 외부면에 결합함에 따라 여전히 변형될 수 있다. 힌지가 존재할 때, 밀봉부(214)는 파이프 요소가 삽입될 수 있도록 러그(202, 204)를 이격 관계로 유지시키기 위해 치수 설정된다. 상술된 커플링의 힌지식 및 무힌지 버전 모두에 있어서, 아치형 표면은 바람직하게는 밴드로부터 반경방향 내향으로 돌출하고 도 9에 도시된 바와 같이 상이한 직경을 갖는 파이프를 결합하는데 커플링(192)이 사용될 수 있게 한다.

도 20은 그의 세그먼트(224, 226)를 이격 관계로 유지하도록 밀봉부(222)에 의존하지 않고 228과 같은 파이프 요소를 즉시 수용하는 미리 조립된 커플링(220)을 도시한다. 커플링(220)은 세그먼트(224, 226) 사이로 연장하고 세그먼트를 이격 관계로 유지하는 스페이서(230)를 갖는다. 이 예시적인 실시예에서, 스페이 서(230)는 세그먼트로부터 연장하는 대면 러그(234, 236) 사이에 위치된 붕괴 가능한 튜브(232)를 포함한다. 튜브(232)는 바람직하게는 얇은벽이고 원형 단면이며 파스너(238)를 동축으로 둘러싸도록 배열된다. 튜브는 경량 금속 또는 폴리프로필렌과 같은 폴리머 재료로 제조될 수 있고 파스너(238)에 의해 인가된 압축 부하 하에서 튜브의 붕괴를 용이하게 하는 연약 구역을 형성하도록 이들의 표면에 스코어 라인(score line)(240)을 가질 수 있다.

카드보드 및 고무와 같은 다른 재료가 또한 가능하다. 튜브는 선적, 취급 및 설치 중에 세그먼트를 이격 관계로 지지하기에 충분히 강하지만, 기술자가 바람직하게는 수동으로 파스너를 렌치에 의해 조임으로써 적용될 수 있는 미리 결정된 압축 부하에서 붕괴하도록 설계된다.

사용시에, 단부-대-단부로 결합될 파이프 요소는 세그먼트(224, 226) 사이에 삽입된다. 다음, 파스너(238)는 서로를 향해 세그먼트를 견인하여 파이프 요소와 결합하도록 조여진다. 파스너의 조임은 튜브(232)를 압축 부하 하에 배치하고, 미리 결정된 부하가 성취되어 세그먼트를 서로를 향해 이동시키고 파이프 요소가 조인트를 형성하도록 결합될 때 도 21에 도시된 바와 같이 튜브가 좌굴되고 붕괴된다.

세그먼트 사이에 위치된 스페이서는 임의의 유형의 기계적 커플링과 함께 사용될 수 있다. 도 20 및 도 21에서, 세그먼트(224, 226)는, 이들이 결합하도록 설계된 파이프 요소(228)의 외부면의 곡률 반경과 실질적으로 동일한 곡률 반경을 갖는 아치형 표면(242)을 갖는다. 파이프 요소(228)와 세그먼트 사이에 간극을 제공 하여 적당한 파스너 길이를 여전히 유지하면서 파이프 요소가 커플링 내로 삽입될 수 있게 하기 위해, 노치(244, 246)가 도 20에 가장 양호하게 도시된 바와 같이 아치형 표면(242)의 대향 단부에 위치된다. 노치는 파이프 요소가 미리 조립된 커플링(220) 내에 삽입될 수 있도록 커플링의 3시 및 9시 위치에 간극을 제공한다.

도 22는 커플링을 포함하는 세그먼트(256, 258) 사이에 스페이서(230)를 갖는 다른 커플링 실시예(254)를 도시한다. 본 예에서, 스페이서(230)는 재차 파스너(262)와 동축으로 세그먼트로부터 돌출하는 대면 러그(264, 266) 사이에 위치되는 튜브(260)를 포함한다. 튜브(260)는 압축 부하가 파스너를 조임으로써 인가될 때 이들의 붕괴를 용이하게 하는 주름부(268)를 갖는다. 세그먼트(256, 258)가 도 1 및 도 2에 대해 상술된 것과 유사한 것을 주목하라, 여기서 세그먼트의 아치형 표면은 파이프 요소보다 큰 곡률 반경을 갖는다.

커플링 세그먼트를 이격 관계로 유지하기 위한 스페이서의 다른 예는 도 23에 도시된다. 커플링(270)은 커플링이 미리 조립될 때 대면 관계로 위치된 외향 돌출 러그(266, 268)를 갖는 세그먼트(272, 274)로 구성된다. 세그먼트는 러그 사이로 연장하는 파스너(280)에 의해 함께 유지된다. 바람직하게는 블록형 본체(284)의 형태인 스페이서(282)는 러그(266, 268) 사이에 위치된다. 본체(284)는 파스너가 조여지게 하고 세그먼트를 결합되는 파이프 요소와 결합하도록 견인하기 위해 러그 사이로부터 제거 가능하다.

본체(284)는 예를 들면 러그(266, 268) 사이에 마찰에 의해 유지되는 세그먼트에 해제 가능하게 부착될 수 있다. 가요성의 탄성 재료가 본체를 형성하기 위해 특히 유리한데, 이는 이러한 재료로 제조된 본체가 대략의 취급 중에 커플링을 이격 관계로 유지하기 위해 적절한 강도 및 강성을 제공하지만 요구될 때 용이한 제거를 위해 즉시 변형될 수 있기 때문이다. 폴리머 재료가 본체를 형성하는데 사용되면, 이들은 열 융착에 의해 또는 본체와 세그먼트 사이에 해제 가능한 접합을 제공하는 접착제에 의해 러그에 부착될 수 있다.

도 24는 파이프 요소가 도시된 미리 조립된 상태로 이들 사이에 삽입될 수 있도록 커플링 세그먼트(290, 292)를 이격 관계로 유지하기 위해 스페이서(288)를 사용하는 변형 불가능 커플링 실시예(286)를 도시한다. 커플링(286)은 세그먼트 사이에 단부-대-단부 관계로 파이프 요소를 삽입하는 것을 용이하게 하는 간극을 제공하는 노치 또는 다른 특징을 갖지 않지만, 적절한 간극을 위해 충분한 분리를 제공하도록 스페이서에 의존한다. 스페이서(288)는 상술된 것들과 유사할 수 있다.

본 발명에 따른 스페이서는 또한 다양한 다른 유형의 커플링과 함께 사용될 수 있다. 도 19에 도시된 바와 같이, 스페이서(288)는 파이프 요소가 삽입될 수 있도록 러그(202, 204)를 이격 관계로 유지하기 위해 힌지형 커플링 세그먼트(192)와 함께 사용될 수 있다. 관형 스페이서가 도시되어 있지만, 본 명세서에 설명된 임의의 스페이서가 이 커플링과 함께 사용하기에 적합한 것으로 이해된다.

도 25는 예를 들면 그루브 형성된 또는 평면 단부와 같은 플랜지 비형성 파이프에 플랜지 형성 파이프를 결합하기 위한 어댑터 커플링(294)을 도시한다. 커플링(294)은 그 각각이 일 측면 상에 반경방향 연장 플랜지(300)를 대향 측면에 아 치형 표면(302)을 갖는 커플링 세그먼트(296, 298)를 포함한다. 세그먼트(296, 298)는 스페이서(304)에 의해 이격 관계로 유지되고, 이 스페이서는 붕괴 가능한 관형 스페이서(306) 또는 제거 가능한 스페이서(308) 또는 본 명세서에 설명된 다른 유형의 스페이서를 포함할 수 있다.

도 26은 이격 관계로 커플링 세그먼트(312, 314)를 유지하기 위해 가능한 스페이서 실시예(310)의 다른 유형을 도시한다. 스페이서(310)는 파스너(316)에 의해 압축력을 받을 때 바람직하게는 실질적으로 탄성 변형하는 스프링 요소를 포함한다. 스프링 요소는 예를 들면 고무 실린더(318) 또는 코일 스프링(320)과 같은 다수의 형태를 취할 수 있다. 스페이서를 위한 스프링 요소의 사용은 세그먼트를 서로를 향해 견인하는데 요구되는 힘의 미세한 제어를 허용하고 또한 스프링 요소의 변형이 실질적으로 탄성일 때 커플링의 재사용을 용이하게 한다.

변형 가능한 커플링은 또한 미국 특허 제6,170,884호 및 제6,302,450호에 개시된 텅부 및 리세스, 미국 특허 제3,362,730호에 개시된 바와 같은 세그먼트 내에 합체된 출구, 미국 특허 제2,439,979호, 제3,024,046호, 제5,911,446호 및 제6,302,450호에 개시된 바와 같은 그루브를 사용하지 않는 평면형 단부 커플링과 같은 특징을 포함할 수 있고, 이들 특허들 모두는 본 명세서에 참조에 의해 합체되어 있다.

본 발명에 따른 변형 가능한 기계적 파이프 커플링은 부분적으로 또는 완전히 분해되고 이어서 커플링을 재조립하여 개별 부품 부분을 취급할 필요성을 회피하면서 파이프 조인트를 형성하는 신속하고 확실한 설치를 제공한다.

Claims (51)

1. 파이프 커플링 세그먼트(pipe coupling segment)와 한 쌍의 파이프 요소의 조합체로서,

   상기 파이프 커플링 세그먼트들 각각은 파이프 요소를 단부-대-단부(end-to-end relation)로 고정하기 위한 한 쌍의 파이프 요소들의 위치 가능한 스트래들링 대면 단부(positionable straddling facing end portion)이고, 상기 파이프 요소들의 상기 단부는 원통형 프로파일의 외부면을 가지며, 상기 파이프 요소들은 각각 상기 단부의 상기 외부면에 원주방향 그루브(circumferential groove)를 가지는, 파이프 커플링 세그먼트들과 한 쌍의 파이프 요소들의 조합체에 있어서,

   상기 원주방향 그루브 내에서 상기 파이프 요소의 외부면과 접하도록 조절된 제1 및 제2 아치형 표면으로, 상기 커플링 세그먼트들 각각의 상기 제1 및 제2 아치형 표면은 서로 마주보며 이격되어 있고, 상기 제1 및 제2 아치형 표면 각각은 0° 이상 180° 미만의 각도를 이루며, 상기 원주방향 그루브를 제외하고 상기 파이프 요소들의 상기 외부면의 곡률 반경보다 큰 곡률 반경을 갖는, 제1 및 제2 아치형 표면; 및

   하나의 커플링 세그먼트를 다른 하나의 커플링 세그먼트와 서로 조절 가능하게 연결하기 위해 상기 커플링 세그먼트의 각각의 단부로부터 외향으로 연장되어 형성되는 한 쌍의 연결 부재들로서, 상기 연결 부재들은 상기 세그먼트의 아치형 표면을 상기 원주방향 그루브 내에서 상기 파이프 요소들의 상기 외부면과 접하도록 견인하기 위해 조절 가능하게 조여지는, 연결 부재들;을 포함하며,

   상기 커플링 세그먼트는 상기 원주방향 그루브 내에서 상기 파이프 요소의 외부면에 상기 아치형 표면의 곡률을 일치시키기 위해 상기 연결 부재들이 조여질 때 변형되는 것을 특징으로 하는 파이프 커플링 세그먼트들과 한 쌍의 파이프 요소들의 조합체.
2. 제 1항에 있어서, 상기 세그먼트는 탄성 변형 가능한, 파이프 커플링 세그먼트들과 한 쌍의 파이프 요소들의 조합체.
3. 제 1항에 있어서, 상기 세그먼트는 소성 변형 가능한, 파이프 커플링 세그먼트들과 한 쌍의 파이프 요소들의 조합체.
4. 제 1항에 있어서, 상기 아치형 표면은 상기 세그먼트로부터 반경방향으로 안쪽으로 돌출하는, 파이프 커플링 세그먼트들과 한 쌍의 파이프 요소들의 조합체.
5. 제 1항에 있어서, 상기 아치형 표면은 40°내지 179°의 각도를 이루는, 파이프 커플링 세그먼트들과 한 쌍의 파이프 요소들의 조합체.
6. 제 4항에 있어서, 상기 아치형 표면은 상기 세그먼트를 따라 연속적인, 파이프 커플링 세그먼트들과 한 쌍의 파이프 요소들의 조합체.
7. 제 4항에 있어서, 상기 아치형 표면은 내부에 절결부(cut-out)를 갖고, 상기 절결부는 상기 세그먼트의 굽힘 가요성(bending flexibility)을 증가시키는, 파이프 커플링 세그먼트들과 한 쌍의 파이프 요소들의 조합체.
8. 제 4항에 있어서, 상기 세그먼트 각각은 서로 이격되어 위치하고 반경방향으로 안쪽으로 연장하는 제1 및 제2 측벽을 포함하고, 상기 아치형 표면은 상기 측벽 상에 위치하고,

   상기 아치형 표면과 상기 측벽은 상기 아치형 표면의 사이 및 상기 측벽의 사이에 위치하는 채널을 한정하는,

   파이프 커플링 세그먼트들과 한 쌍의 파이프 요소들의 조합체.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 세그먼트 각각은 상기 측벽을 연결하는 후방벽을 더 포함하며, 상기 측벽 사이의 후방벽 내측에 형성되는 오목부(concavity)를 더 포함하는, 파이프 커플링 세그먼트들과 한 쌍의 파이프 요소들의 조합체.
10. 제 1항에 있어서, 상기 아치형 표면 중 하나는 다른 아치형 표면보다 작은 곡률 반경을 갖는, 파이프 커플링 세그먼트들과 한 쌍의 파이프 요소들의 조합체.
11. 제 1항에 있어서, 상기 연결 부재는 상기 세그먼트 각각의 단부로부터 외향으로 연장하는 한 쌍의 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부는 상기 세그먼트를 서로 조절 가능하게 연결하기 위해 파스너(fastener)를 수용하도록 조절되며, 상기 파스너는 상기 파이프 요소의 상기 외부면과 결합하도록 상기 세그먼트의 상기 아치형 표면을 견인하기 위해 조절식으로 조임 가능한, 파이프 커플링 세그먼트들과 한 쌍의 파이프 요소들의 조합체.
12. 제 11항에 있어서, 상기 돌출부는 서로에 대해 각을 이루어 배향되는, 파이프 커플링 세그먼트들과 한 쌍의 파이프 요소들의 조합체.
13. 제 12항에 있어서, 상기 돌출부는 서로에 대해 0° 내지 10°의 각도로 배향되는, 파이프 커플링 세그먼트들과 한 쌍의 파이프 요소들의 조합체.
14. 제 13항에 있어서, 상기 돌출부 중 하나는 상기 파스너를 수용하도록 조절된 이를 통한 구멍(aperture)을 갖는 러그(lug)를 포함하는, 파이프 커플링 세그먼트들과 한 쌍의 파이프 요소들의 조합체.
15. 제 1항에 있어서, 상기 아치형 표면은 상기 세그먼트로부터 반경방향으로 안쪽으로 돌출한 적어도 하나의 치형부(tooth)를 포함하고, 상기 치형부는 상기 파이프 요소의 상기 외부면을 파지하고 기계적 구속을 제공하는, 파이프 커플링 세그먼트들과 한 쌍의 파이프 요소들의 조합체.
16. 제 1항에 있어서, 상기 아치형 표면에 인접하여 상기 세그먼트 상에 위치한 복수의 치형부를 더 포함하고, 상기 치형부는, 상기 세그먼트가 상기 파이프 요소의 상기 외부면의 곡률에 일치시키기 위해 변형될 때 상기 파이프 요소의 상기 단부와 결합하도록 반경방향으로 안쪽으로 돌출하는, 파이프 커플링 세그먼트들과 한 쌍의 파이프 요소들의 조합체.
17. 제 1항에 있어서, 상기 세그먼트 각각은 상기 연결 부재 각각에 접하여 위치한 한 쌍의 각을 이룬 배향 표면을 더 포함하고, 상기 세그먼트 각각의 상기 각을 이룬 배향 표면은 서로 대향하는 경사(opposite slope)를 갖고, 하나의 상기 세그먼트 상의 상기 각을 이룬 배향 표면은 다른 상기 세그먼트 상의 상기 각을 이룬 배향 표면과 대면 관계에 있으며, 상기 각을 이룬 배향 세그먼트는 상기 세그먼트가 견인될 때 서로를 결합시키고 상기 세그먼트가 상기 파이프 요소에 수직인 축을 중심으로 서로에 대해 회전하도록 하는, 파이프 커플링 세그먼트들과 한 쌍의 파이프 요소들의 조합체.
18. 제 1항에 있어서, 상기 세그먼트 중 하나는 상기 연결 부재 사이에 위치한 증가된 굽힘 가요성의 섹션을 갖고, 상기 섹션은 상기 파이프 요소의 외부면에 상기 세그먼트의 곡률을 일치시키기 위해 상기 세그먼트의 변형을 용이하게 하는, 파이프 커플링 세그먼트들과 한 쌍의 파이프 요소들의 조합체.
19. 제 18항에 있어서, 상기 증가된 굽힘 가요성의 섹션은 상기 연결 부재 사이의 상기 세그먼트의 면적 관성 모멘트(area moment of inertia)를 감소시켜서 이루어지는, 파이프 커플링 세그먼트들과 한 쌍의 파이프 요소들의 조합체.
20. 제 18항에 있어서, 상기 증가된 굽힘 가요성의 섹션은 상기 세그먼트에 위치한 절결부를 포함하는, 파이프 커플링 세그먼트들과 한 쌍의 파이프 요소들의 조합체.
21. 삭제
22. 한 쌍의 파이프 요소들과 파이프 커플링들의 조합체로서,

    상기 파이프 커플링들은 상기 파이프 요소들을 단부-대-단부 관계로 고정하기 위한 상기 쌍의 파이프 요소들의 위치 가능한 스트래들링 대면 단부이고,

    상기 파이프 요소들의 상기 단부는 원통형 프로파일의 외부면을 갖고, 상기 파이프 요소들은 각각 상기 단부의 상기 외부면에 원주방향 그루브를 갖는, 한 쌍의 파이프 요소들과 파이프 커플링들의 조합체에 있어서,

    제 1 및 제 2 커플링 세그먼트로서, 상기 커플링 세그먼트 각각은 상기 원주방향 그루브 내에서 상기 파이프 요소의 외부면과 접하도록 조절된 제 1 및 제 2 아치형 표면을 갖고, 상기 제1 및 제2 아치형 표면은 마주보며 서로 이격되어 있으며, 상기 아치형 표면 각각은 0° 이상 180° 미만의 각도를 이루고, 상기 원주방향 그루브를 제외하고 상기 파이프 요소의 상기 외부면의 곡률 반경보다 큰 곡률 반경을 갖는, 제 1 및 제 2 커플링 세그먼트;를

    포함하고,

    상기 제 1 및 제 2 커플링 세그먼트는 단부 대 단부로 서로 결합되어 중심 공간을 둘러싸고, 각각의 상기 커플링 세그먼트는 상기 커플링 세그먼트를 서로 조절 가능하게 연결하는 연결 부재를 가지며, 상기 연결 부재는 상기 파이프 요소가 상기 중심 공간에 삽입시 상기 원주방향 그루브 내에서 상기 세그먼트의 상기 아치형 표면을 상기 파이프 요소의 상기 외부면과 접촉하도록 견인하기 위해 조절 가능하게 조임 가능하고, 상기 세그먼트는 상기 원주방향 그루브 내에서 상기 파이프 요소의 외부면에 상기 아치형 표면의 곡률을 일치시키기 위해 상기 연결 부재의 조절 가능한 조임시에 변형될 수 있는, 한 쌍의 파이프 요소들과 파이프 커플링들의 조합체.
23. 제 22항에 있어서, 상기 세그먼트는 탄성 변형 가능한, 한 쌍의 파이프 요소들과 파이프 커플링들의 조합체.
24. 제 22항에 있어서, 상기 세그먼트는 소성 변형 가능한, 한 쌍의 파이프 요소들과 파이프 커플링들의 조합체.
25. 제 22항에 있어서, 상기 아치형 표면은 상기 세그먼트로부터 반경방향으로 안쪽으로 돌출하는, 한 쌍의 파이프 요소들과 파이프 커플링들의 조합체.
26. 제 22항에 있어서, 상기 아치형 표면은 40°내지 179°의 각도를 이루는, 한 쌍의 파이프 요소들과 파이프 커플링들의 조합체.
27. 제 25항에 있어서, 상기 세그먼트 각각은 서로 이격 관계로 위치하고 반경방향으로 안쪽으로 연장하는 제 1 및 제 2 측벽을 포함하고, 상기 아치형 표면은 상기 측벽에 위치하고, 상기 측벽은 상기 제 1 아치형 표면과 제 2 아치형 표면 사이에 위치한 채널을 한정하는, 한 쌍의 파이프 요소들과 파이프 커플링들의 조합체.
28. 제 27항에 있어서,

    상기 세그먼트 각각은 상기 측벽을 연결하는 후방벽을 더 포함하며, 상기 측벽 사이의 후방벽 내측에 형성되는 오목부를 더 포함하는, 한 쌍의 파이프 요소들과 파이프 커플링들의 조합체.
29. 제 27항에 있어서, 가요성의 탄성 밀봉부를 더 포함하고, 상기 밀봉부(seal)는 상기 파이프 요소를 수용하도록 치수 설정된 내경을 갖는 원형 링이고, 상기 밀봉부는 상기 제 1 및 제 2 커플링 세그먼트의 상기 채널 내에 위치하며, 상기 밀봉부는 상기 제 1 및 제 2 세그먼트가 서로 부착되어 있는 동안 서로 이격 관계로 상기 제 1 및 제 2 커플링 세그먼트를 지지하도록 치수 설정된 외경을 가져서, 상기 파이프 요소가 상기 제 1 커플링 세그먼트와 제 2 커플링 세그먼트 사이에서 상기 단부-대-단부 관계로 삽입될 수 있도록 하고, 상기 밀봉부는 상기 연결 부재가 상기 아치형 표면을 견인하고 상기 원주방향 그루브 내에서 상기 파이프 요소의 외부면에 상기 세그먼트의 곡률을 일치시키도록 조절 가능하게 조여질 때 변형 가능한, 한 쌍의 파이프 요소들과 파이프 커플링들의 조합체.
30. 제 22항에 있어서, 상기 아치형 표면은 그의 대향 단부에 위치한 제 1 및 제 2 노치를 포함하고, 상기 노치는 상기 제 1 세그먼트와 제 2 세그먼트 사이에 상기 파이프 요소를 삽입하기 위한 간극을 제공하는, 한 쌍의 파이프 요소들과 파이프 커플링들의 조합체.
31. 제 22항에 있어서, 상기 세그먼트 중 하나는 상기 연결 부재 사이에 위치한 증가된 굽힘 가요성의 섹션을 갖고, 상기 섹션은 상기 파이프 요소의 외부면에 상기 세그먼트의 곡률을 일치시키기 위해 상기 세그먼트의 변형을 용이하게 하는, 한 쌍의 파이프 요소들과 파이프 커플링들의 조합체.
32. 제 31항에 있어서, 상기 증가된 굽힘 가요성의 섹션은 상기 연결 부재 사이에서 상기 세그먼트의 면적 관성 모멘트를 감소시킴으로써 이루어지는, 한 쌍의 파이프 요소들과 파이프 커플링들의 조합체.
33. 제 22항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 세그먼트 각각의 아치형 표면 중 하나는 상기 제 1 및 제 2 세그먼트의 다른 아치형 표면보다 작은 곡률 반경을 갖는, 한 쌍의 파이프 요소들과 파이프 커플링들의 조합체.
34. 제 22항에 있어서, 상기 연결 부재는 상기 세그먼트 각각의 단부로부터 바깥쪽으로 연장하는 한 쌍의 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부는 상기 세그먼트를 서로 조절 가능하게 연결하기 위해 파스너를 수용하도록 조절되며, 상기 파스너는 상기 파이프 요소의 상기 외부면과 결합하도록 상기 세그먼트의 상기 아치형 표면을 견인하기 위해 조절 가능하게 조임 가능한, 한 쌍의 파이프 요소들과 파이프 커플링들의 조합체.
35. 제 34항에 있어서, 상기 돌출부는 서로 각을 이루어 배향되는, 한 쌍의 파이프 요소들과 파이프 커플링들의 조합체.
36. 제 35항에 있어서, 상기 돌출부는 서로 0° 내지 10°의 각도로 배향되는, 한 쌍의 파이프 요소들과 파이프 커플링들의 조합체.
37. 제 34항에 있어서,

    상기 파스너는 볼트에 나사 결합된 너트를 포함하고,

    상기 볼트는 미리 결정된 위치에 상기 너트를 일시적으로 보유하기 위해 변형된 나사산(thread)을 갖고, 상기 너트는 상기 파이프 요소의 외부면과 결합하도록 상기 아치형 세그먼트를 견인하기 위해 상기 미리 결정된 위치로부터 조절식으로 조임 가능한, 한 쌍의 파이프 요소들과 파이프 커플링들의 조합체.
38. 제 37항에 있어서, 상기 나사산은 상기 나사산이 스테이킹(staking)되어 변형되는, 한 쌍의 파이프 요소들과 파이프 커플링들의 조합체.
39. 제 22항에 있어서, 상기 아치형 표면에 인접하여 상기 제 1 및 제 2 세그먼트에 위치한 복수의 치형부를 더 포함하고, 상기 치형부는 상기 세그먼트가 상기 파이프 요소의 상기 외부면의 곡률에 일치하도록 변형될 때 상기 파이프 요소의 상기 단부와 결합하기 위해 반경방향으로 안쪽으로 돌출되는, 한 쌍의 파이프 요소들과 파이프 커플링들의 조합체.
40. 제 22항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 세그먼트 각각은 상기 연결 부재 각각에 접하여 위치한 한 쌍의 각을 이룬 배향 표면을 더 포함하고, 하나의 상기 세그먼트 상의 상기 각을 이룬 배향 표면은 상기 다른 세그먼트 상의 상기 각을 이룬 배향 표면과 대면 관계에 있고, 상기 각을 이룬 배향 표면은 상기 세그먼트 견인시 서로 결합하고 상기 세그먼트가 서로 상대적으로 이동하고 상기 파이프 요소의 상기 외부면과 상기 아치형 표면을 결합하도록 하는, 한 쌍의 파이프 요소들과 파이프 커플링들의 조합체.
41. 제 40항에 있어서, 상기 세그먼트 각각의 상기 각을 이룬 배향 표면은 서로 대향하는 경사(slope)를 갖고, 상기 각을 이룬 배향 표면은 상기 세그먼트 견인시 서로 결합하고 상기 파이프 요소에 수직인 축을 중심으로 서로 상대적으로 회전하도록 하는, 한 쌍의 파이프 요소들과 파이프 커플링들의 조합체.
42. 한 쌍의 파이프 요소들과 파이프 커플링들의 조합체로서,

    상기 파이프 커플링은, 상기 파이프 요소들을 단부-대-단부 관계로 서로 고정하기 위한 상기 쌍의 파이프 요소들의 위치 가능한 스트래들링 대면 단부이고,

    상기 파이프 요소들의 상기 단부는 원통형 프로파일의 외부면을 갖고, 상기 파이프 요소들은 각각 상기 단부의 상기 외부면에 원주방향 그루브를 갖는, 한 쌍의 파이프 요소들과 파이프 커플링들의 조합체에 있어서,

    복수의 커플링 세그먼트들로서, 상기 커플링 세그먼트 각각은 상기 원주방향 그루브 내에서 상기 파이프 요소의 외부면과 접하도록 조절된 제1 및 제2 아치형 표면을 가지며, 상기 제1 및 제2 아치형 표면은 서로 마주보며 이격되어 있으며, 상기 아치형 표면 각각은 0° 이상 180° 미만의 각도를 이루고, 상기 원주방향 그루브를 제외하고 상기 파이프 요소의 상기 외부면의 곡률 반경보다 큰 곡률 반경을 갖는, 복수의 커플링 세그먼트들을

    포함하고,

    상기 커플링 세그먼트는 단부 대 단부로 서로 결합되어 중심 공간을 둘러싸고, 각각의 상기 커플링 세그먼트는 상기 커플링 세그먼트를 서로 조절 가능하게 연결하는 연결 부재를 가지며, 상기 연결 부재는 상기 파이프 요소가 상기 중심 공간에 삽입시 상기 원주방향 그루브 내에서 상기 세그먼트의 상기 아치형 표면을 상기 파이프 요소의 상기 외부면과 접촉하도록 견인하기 위해 조절 가능하게 조임 가능하고, 상기 세그먼트는 상기 원주방향 그루브 내에서 상기 파이프 요소의 외부면에 상기 아치형 표면의 곡률을 일치시키기 위해 상기 연결 부재의 조절 가능한 조임시에 변형될 수 있는, 한 쌍의 파이프 요소들과 파이프 커플링들의 조합체.
43. 제 42항에 있어서, 4개의 상기 커플링 세그먼트를 포함하는, 한 쌍의 파이프 요소들과 파이프 커플링들의 조합체.
44. 제 42항에 있어서, 가요성의 탄성 밀봉부를 더 포함하고, 상기 밀봉부(seal)는 상기 파이프 요소를 수용하도록 치수 설정된 내경을 갖는 원형 링이고, 상기 밀봉부는 상기 세그먼트의 상기 아치형 표면 사이에 위치하며, 상기 밀봉부는 상기 커플링 세그먼트가 서로 부착되어 있는 동안 서로 이격 관계로 상기 커플링 세그먼트를 지지하도록 치수 설정된 외경을 가져서, 상기 파이프 요소가 상기 커플링 세그먼트 사이에서 상기 단부-대-단부 관계로 삽입될 수 있도록 하고, 상기 밀봉부는 상기 연결 부재가 상기 아치형 표면을 서로를 향해 견인하고 상기 원주방향 그루브 내에서 상기 파이프 요소의 외부면에 상기 커플링 세그먼트의 곡률을 일치시키도록 조절 가능하게 조여질 때 변형 가능한, 한 쌍의 파이프 요소들과 파이프 커플링들의 조합체.
45. 파이프 커플링들과 한 쌍의 파이프 요소들의 조합체로서,

    상기 파이프 커플링들은, 상기 파이프 요소들를 단부-대-단부 관계로 서로 고정하기 위한 상기 파이프 요소들의 위치한 스트래들링 대면 단부(positioned straddling facing end portion)이고,

    상기 파이프 요소들의 상기 단부는 원통형 프로파일의 외부면을 갖고, 상기 파이프 요소들은 각각 상기 단부의 상기 외부면에 원주방향 그루브를 갖는, 파이프 커플링들과 한 쌍의 파이프 요소들의 조합체에 있어서,

    상기 파이프 커플링들은,

    제 1 및 제 2 커플링 세그먼트로서, 각각의 상기 커플링 세그먼트들은 상기 원주방향 그루브 내에서 상기 파이프 요소들의 외부면과 접하도록 조절된 제1 및 제2 아치형 표면을 갖고, 상기 제1 및 제2 아치형 표면은 상기 세그먼트의 마주하는 면 위에서 서로 이격되어 있으며, 상기 아치형 표면 각각은 0° 이상 180° 미만의 각도의 각도를 이루고, 상기 원주방향 그루브를 제외하고 상기 파이프 요소들의 상기 외부면의 곡률 반경보다 큰 곡률 반경을 갖는, 제 1 및 제 2 커플링 세그먼트를

    포함하고,

    상기 제1 및 제2 커플링 세그먼트는 단부 대 단부로 서로 결합되어 상기 파이프 요소들의 상기 대면 단부를 둘러싸고, 각각의 상기 커플링 세그먼트들은 상기 커플링 세그먼트들을 서로 조절 가능하게 연결하는 연결 부재들을 가지며, 상기 연결 부재들은 상기 원주방향 그루브 내에서 상기 세그먼트의 상기 아치형 표면을 상기 파이프 요소의 상기 외부면과 접촉하도록 견인하기 위해 조절 가능하게 조임 가능하고, 상기 세그먼트는 상기 원주방향 그루브 내에서 상기 파이프 요소의 외부면에 상기 아치형 표면의 곡률을 일치시키기 위해 상기 연결 부재의 조절 가능한 조임시에 변형될 수 있는, 파이프 커플링들과 한 쌍의 파이프 요소들의 조합체.
46. 삭제
47. 삭제
48. 삭제
49. 제 45항에 있어서, 상기 파이프 요소 중 하나는 상기 다른 파이프 요소보다 작은 직경을 갖고, 상기 아치형 표면 중 하나는 상기 다른 아치형 표면보다 작은 곡률 반경을 갖는, 파이프 커플링들과 한 쌍의 파이프 요소들의 조합체.
50. 삭제
51. 파이프 요소들의 단부가 원통형 프로파일의 외부면을 가지는 상기 파이프 요소들의 대면 단부를 단부-대-단부 관계로 고정하기 위한 방법으로서,

    중심 공간을 둘러싸는 단부-대-단부로 서로 부착된 복수의 커플링 세그먼트들을 갖는 파이프 커플링들을 제공하는 단계로서, 상기 커플링 세그먼트들은 상기 파이프 요소들의 외부면과 접경하도록 적용된 아치형 표면을 갖는 파이프 커플링들을 제공하는 단계와,

    상기 중심 공간 내로 상기 파이프 요소들의 단부를 삽입하는 단계와,

    상기 파이프 요소들의 외부면에 상기 커플링 세그먼트들의 아치형 표면들의 곡률을 합치시키도록 상기 커플링 세그먼트들을 변형하는 단계를

    포함하는, 파이프 요소들의 대면 단부를 고정하기 위한 방법.

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