KR102251257B1 - 토크 유지 장치 - Google Patents

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KR102251257B1
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반즈 그룹 인크.
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Abstract

파이프와 함께 사용하기 위한 플랜지 볼트 커넥터용 토크 유지 장치가 개시된다. 상기 토크 유지 장치는 캐리어 본체 및 복수 개의 스프링을 포함한다. 상기 캐리어 본체는 둘레 주위에 등간격으로 배치되는 복수 개의 스프링 구멍을 포함할 수 있다. 수직 적층체에서의 복수 개의 스프링은 상기 캐리어에서의 복수 개의 스프링 구멍 각각에 장착될 수 있다. 각각의 스프링은 토크 인가 전 상태(pre-torque condition)에서 볼록 배향(convex orientation)으로 존재하며 토크 인가 후 상태(post torque condition)에서 평면 배향(planar orientation)으로 존재한다.

Description

토크 유지 장치{TORQUE RETENTION ARRANGEMENT}
관련 출원의 상호 참조
본 발명은, 2014년 2월 7일자로 제출된 미국 가특허 출원 제61/937,041호의 우선권을 주장하며, 상기 미국 가특허 출원은 인용함으로써 본 발명에 포함된다.
기술분야
본 발명은, 볼트 연결부 및 다른 유형의 연결 장치와 관련하여 사용될 수 있는 토크 유지 장치에 관한 것이다. 예시적인 일 실시예에 있어서, 토크 유지 장치는 볼트에 대한 너트의 토크 인가(torqueing)를 용이하게 하기 위해 볼트 및 너트 조립체에서 사용될 수 있다. 비한정적인 일 용례는 플랜지 및 파이프 연결부의 조립체에서 토크 유지 장치를 사용하는 것이며, 이때 토크 유지 장치는 배관 시스템의 플랜지 볼트 토크 인가(flange bolt torqueing)와 함께 사용되고, 이는 상기 토크 유지 장치를 구체적으로 참조하여 설명될 것이다. 그러나, 예시적인 본 실시예는 또한 유사한 다른 용례에 대해 수정 가능하다는 것을 이해해야 한다.
플랜지 볼트 토크 인가는 다량의 배관을 이용하는 회사의 경우에 지속적인 유지보수 문제를 나타낸다. 화학물질 처리 회사 또는 유사한 회사에서 사용되는 바와 같은 배관은, 열 사이클링 조건을 겪게 되는 다양한 오버헤드 배관(overhead piping) 및 절연된/라이닝된(lined) 배관을 포함한다. 이러한 배관 시스템에 대한 통상적인 플랜지 볼트 토크 인가는 파이프 플랜지 연결부의 양측 상의 평평한 와셔를 포함한다. 플랜지 볼트를 조이는 것은 보통 특정한 볼트 토크[즉, 토크(ft-lbs.)]를 인가하기 위해 캘리브레이션된 토크 렌치를 포함한다. 항발작 화합물(anti-seize compound)이 이용될 때, 토크 값들은 상이할 수 있다. 토크 렌치를 이용하여 플랜지 볼트를 조이는 것은 보통 180 °만큼 떨어져 위치하는 볼트들을 교대로 조이는 "열십자(crisscross)" 패턴으로 이루어진다. 이러한 패턴을 사용하면, 최종 볼트 토크의 대부분이 달성될 때까지 원하는 최종 볼트 토크[즉, 토크(ft-lbs.)]의 일정 비율의 증분으로 볼트들이 조여진다. 최종 토크 값으로 조이기 위해, 이때 볼트는 플랜지 주위에서 일단 시계방향 방식으로 순차적으로 조여진다. 이는, 볼트들이 균일하게 응력을 받는 것을 보장하기 위해 행해진다. 과도한 토크 인가를 피하기 위해 주의를 기울여야만 하는데, 과도한 토크 인가는 임의의 플라스틱 밀봉 표면, 라이너, 플라스틱 플래어(plastic flares) 및/또는 플라스틱 면에 대해 손상을 유발할 수 있다.
통상적으로 볼트의 토크 재인가(re-torqueing)는 초기 토크 이후에 또는 제1 열 사이클 이후에 최소 24 시간 시점에 적용된다. 이러한 토크 재인가는, 플라스틱 라이너 및 플라스틱 플래어의 안착 그리고 볼트의 이완을 가능하게 한다. 토크 인가는 통상적으로 단지 주위 냉각 상태에서 시스템에 대해 행해지며, 통상적으로 높은 온도에서 처리가 이루어지는 동안에는 결코 행해지지 않는다.
초기 토크 및 볼트의 토크 재인가 이후에, ANSI 요건에 따라 하이드로 테스트(hydro test)가 행해질 수 있다. 이후에, 특히 프로세스 라인이 높은 온도를 경험하거나 또는 극단적인 주위 온도 상황을 경험하게 되면 연례적인 토크 재인가가 보통 행해진다. 또한, 연례적인 토크 재인가는 통상적으로 단지 주위 상태 또는 냉각 상태에 있는 시스템에 대해 행해진다.
폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 플래어 및/또는 PTFE 라이닝된 배관 제품 혹은 유사물에 대한 기계적 손상의 가능성으로 인해, 지금까지 사용되었던 기존의 플랜지 볼트 토크 인가 시스템에서는 벨빌(Belleville) 스프링 또는 디스크 스프링이 보통 권장되지 않는다. 종래 기술의 참고문헌은 PTFE 라이닝된 제품과 함께 사용하기 위해 벨빌 스프링 또는 디스크 스프링을 사용하는 것을 권장하지 않는다.
본 발명의 비한정적인 일 목적은, 플랜지 밀봉 신뢰도를 향상시키기 위해, 예부하(preload)/토크의 시각적인 지시를 제공하기 위해, 및/또는 토크 재인가에 대한 요구를 줄이거나 없애기 위해 사용될 수 있는 토크 유지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 비한정적 목적 및/또는 대안적인 비한정적 목적은, 파이프 시스템의 밀봉 및/또는 연결과 관련된 비용을 절감하고 및/또는 파이프 시스템의 밀봉 및/또는 연결을 단순화하기 위해 사용될 수 있는 토크 유지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 비한정적 목적 및/또는 대안적인 비한정적 목적은, 볼트 연결부 및 다른 유형의 연결 장치와 관련되어 사용될 수 있는 토크 유지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 비한정적 목적 및/또는 대안적인 비한정적 목적은, 캐리어를 구비하는 모놀리식 본체를 포함하는 토크 유지 장치로서, 상기 모놀리식 본체는 수직으로 위치설정된 또는 적층된 하나 이상의 스프링을 포함하는 것인 토크 유지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 비한정적 목적 및/또는 대안적인 비한정적 목적은, 금속, 플라스틱, 세라믹, 유리 및/또는 복합 재료로 라이닝된 파이프를 위한 플랜지 볼트 커넥터를 포함하는 토크 유지 장치로서, 상기 플랜지 볼트 커넥터는 모놀리식 본체를 포함하고 상기 플랜지 볼트 커넥터는 캐리어 본체 및 하나 이상의 스프링을 포함하는 것인 토크 유지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 비한정적 목적 및/또는 대안적인 비한정적 목적은, 연결 시스템의 과도한 토크 인가를 감소시키거나 배제하기 위해 무유지보수(maintenance free)의 시각적 토크 지시자로서 사용될 수 있는 토크 유지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 비한정적 목적 및/또는 대안적인 비한정적 목적은, 극심한 온도 사이클링 이후에 연례적인 토크 재인가 프로그램 및/또는 토크 재인가에 대한 필요를 없애기 위해 사용될 수 있는 토크 유지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 비한정적 목적 및/또는 대안적인 비한정적 목적은, 플래어 변형(flare deformation)에 대한 자동 보상수단으로서 사용될 수 있는 토크 유지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 비한정적 목적 및/또는 대안적인 비한정적 목적은, 플래어 면에서 최적의 밀봉 압력을 유지하고 배출물을 제어하는, 환경적으로 안전한 누출 방지 시스템을 제공하기 위해 사용될 수 있는 토크 유지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 볼트 연결부 및 다른 유형의 연결 장치와 관련하여 사용 가능한 토크 유지 장치의 형태일 수 있는 토크 유지 장치에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 플랜지 커넥터 장치에서 사용될 수 있는 토크 유지 장치로서, 토크 유지 장치가 캐리어를 갖춘 모놀리식 본체를 포함하는 것인 토크 유지 장치에 관한 것이다. 상기 캐리어는 둘레 주위에 이격 배치되는 하나 이상의 관통 구멍을 선택적으로 포함할 수 있다. 상기 캐리어는 관통 구멍들 중 하나 이상의 내부에 수직으로 위치설정되거나 적층되는 하나 이상의 스프링을 포함한다. 복수 개의 스프링이 사용될 때, 각각의 스프링은 이를 관통하는 볼트를 수용하기 위해 선택적으로 수직방향 구성으로 정렬될 수 있다. 하나 이상의 스프링은 토크 인가 전 배향(pre-torque orientaion)에서 캐리어와 비-동일 평면(non-coplanar)일 수 있다. 상기 하나 이상의 스프링은, 로딩되어 토크가 인가되는 배향에서 캐리어와 함께 동일 평면을 이룰 수 있다. 하나 이상의 스프링을 캐리어와 함께 동일 평면으로 정렬하는 것은, 적절한 토크 힘을 지시하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 토크 유지 장치는, 금속, 플라스틱, 세라믹, 유리 및/또는 복합 재료 등으로 라이닝된 파이프를 위한 플랜지 볼트 커넥터를 포함할 수 있으며, 이때 플랜지 볼트 커넥터는 모놀리식 본체를 포함한다. 상기 플랜지 볼트 커넥터는 캐리어 본체 및 하나 이상의 스프링을 포함한다. 상기 캐리어 본체는 둘레 주위에 등간격으로 이격 배치되는 하나 이상의 구멍(aperture) 또는 스프링 구멍을 선택적으로 포함할 수 있다. 복수 개의 스프링이 사용될 때, 이러한 복수 개의 스프링은 선택적으로 수직으로 적층될 수 있고, 복수 개의 구멍 또는 스프링 구멍 각각에 장착될 수 있다. 각각의 스프링은 선택적으로, 토크 인가 전 상태(pre-torque condition)에서 볼록 배향(convex orientation)으로 존재할 수 있으며 선택적으로 토크 인가 후 상태(post torque condition)에서 평면 배향(planar orientation)으로 존재할 수 있다. 토크 인가 상태에서 수직 적층체에 있는 하나 이상의 스프링의 높이 또는 조합된 높이는, 캐리어의 두께와 동일할 수 있지만, 이는 필수적인 것은 아니다.
본 발명의 토크 유지 장치는, 과도한 토크로 인해 플라스틱 플래어(예컨대, PTFE 플래어 등)에 대해 기계적 손상이 발생할 가능성을 없애기 위해 사용될 수 있지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 본 발명의 토크 유지 장치는 또한 극심한 온도 사이클링 이후에 연례적인 토크 재인가 프로그램 또는 토크 재인가에 대한 필요를 없애기 위해 사용될 수 있지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 추가적으로, 본 발명의 토크 유지 장치는, 플라스틱 및/또는 연성 재료(예컨대, 연성 금속, 복합 재료 등)의 플래어 변형(즉, 저온 흐름)에 대한 자동 보상수단(auto compensator)으로서 사용될 수 있지만, 이는 필수적인 것은 아니다.
본 발명의 토크 유지 장치는, 배출물을 제어하고 파이프 연결부에서 최적의 밀봉 압력을 유지하는 것인 환경적으로 안전한 누출 방지 시스템을 제공하기 위해 사용될 수 있지만, 이는 필수적인 것은 아니다.
본 발명의 토크 유지 장치는 플랜트 유지보수 비용을 절감시키는 시스템을 제공하지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 이하에서 더욱 상세하게 논의되는 바와 같이, 파이프 플랜지 볼트 스프링을 포함하는, 토크 유지 장치의 캐리어는, 플랜지 밀봉 신뢰도를 향상시키기 위해, 예부하/토크의 시각적인 지시를 제공하기 위해, 및/또는 토크 재인가에 대한 요구를 줄이거나 없애기 위해 사용될 수 있다. 앞서 언급된 바에 기인하는 유지보수의 감소는, 플랜지 토크 재인가 비용(즉, 재료 비용 및 유지보수 노동 비용)에서의 현저한 절감일 수 있는 스풀(spools) 및 피팅(fittings)의 사용의 절감일 수 있다.
비한정적인 일 구성에 있어서, 제1 플랜지를 플랜지 연결 인터페이스(flange connection interface)에 함께 연결하기 용이하게 하기 위한 토크 유지 장치로서, 토크 유지 장치가 제시되는데, 이 토크 유지 장치는 제1 면 및 이 제1 면으로부터 이격되고 제1 면으로부터 대향되는 제2 면을 갖는 캐리어를 포함하며, 상기 캐리어는 둘레 주위로 이격 배치되는 복수 개의 관통 스프링 구멍을 포함하고, 제1 세트의 스프링은 캐리어의 제1 스프링 구멍 내에 적층되며, 제1 세트의 스프링에 속하는 각각의 스프링은 이를 관통하는 볼트를 수용하기 위해 수직 구성으로 정렬되고, 제1 세트의 스프링에 속하는 적어도 하나의 스프링은 토크 인가 전 배향에서 캐리어와 비-동일 평면이며, 상기 제1 세트의 스프링에 속하는 모든 스프링은, 로딩되어 토크가 인가되는 배향에서 캐리어와 동일 평면을 이루고, 제2 세트의 스프링은 캐리어의 제2 스프링 구멍 내에 적층되며, 제2 세트의 스프링에 속하는 각각의 스프링은 이를 관통하는 볼트를 수용하기 위해 수직 구성으로 정렬되고, 제2 세트의 스프링에 속하는 적어도 하나의 스프링은 토크 인가 전 배향에서 캐리어와 비-동일 평면이며, 제2 세트의 스프링에 속하는 모든 스프링은, 로딩되어 토크가 인가되는 배향에서 캐리어와 동일 평면이고, 상기 스프링을 캐리어와 동일 평면으로 정렬하는 것은 적절한 토크 힘을 시각적으로 지시한다. 상기 스프링은 선택적으로 디스크 스프링이다. 제1 세트의 스프링 및 제2 세트의 스프링에 속하는 모든 스프링은 토크 인가 전 배향에서 선택적으로 캐리어와 비-동일 평면이다. 제1 세트의 스프링 및 제2 세트의 스프링에 속하는 스프링들 중 적어도 하나는 선택적으로 코팅을 포함한다. 상기 캐리어는 캐리어의 스프링 구멍들 중 적어도 하나의 둘레 주위에 O-링을 선택적으로 포함한다. 상기 캐리어는, 스프링이 토크 인가 전 배향으로부터 토크 인가 배향(torqued orientation)으로 이동할 때 제1 세트의 스프링에 속하는 스프링들 중 적어도 하나의 이동을 제한하기 위해 캐리어 내에 적어도 부분적으로 삽입되는 플랩 플레이트(flap plate)를 선택적으로 포함한다. 상기 캐리어는 선택적으로 복수 개의 지형부(fingers)를 포함하는데, 제1 지형부는 제1 세트의 스프링을 포함하는 스프링 구멍들 중 하나를 포함하고, 제2 지형부는 제2 세트의 스프링을 포함하는 스프링 구멍들 중 하나를 포함한다. 상기 캐리어는 제1 그로밋(grommet)을 선택적으로 포함하는데, 제1 그로밋은 스프링 구멍들 중 하나의 구멍 내에 위치설정되고 상기 하나의 구멍에 대해 연결되며, 제1 그로밋은 제1 세트의 스프링을 포함하고, 제1 세트의 스프링은 제1 그로밋의 내부 캐비티(cavity) 내에 위치설정된다. 상기 캐리어는 선택적으로 하나의 스프링 구멍 내에 위치설정되는 가요성 시일을 선택적으로 포함하는데, 상기 가요성 시일은 상기 제1 세트의 스프링에 속하는 복수 개의 상기 스프링과 맞물리고, 상기 제1 세트의 스프링에 속하는 상기 스프링은, 상기 스프링이 상기 토크 인가 전 배향으로부터 상기 토크 인가 배향으로 이동할 때 상기 가요성 시일이 변형되도록 한다. 상기 캐리어는 선택적으로 하나의 스프링 구멍 내에 위치설정되는 가요성 시일 라이닝을 포함하는데, 상기 가요성 시일 라이닝은 상기 제1 세트의 스프링에 속하는 복수 개의 상기 스프링과 맞물리고, 상기 스프링 구멍은 비평면형 내측 표면을 가지며, 상기 스프링이 상기 토크 인가 전 배향으로부터 상기 토크 인가 배향으로 이동할 때 상기 가요성 시일이 변형되도록 한다. 상기 캐리어는 선택적으로 가요성이며, 캐리어가 파이프 주위에 조립될 수 있도록 하기 위해 측면 슬롯(side slot)을 포함한다. 제1 세트의 스프링 및 제2 세트의 스프링 각각은, 수직으로 적층된 적어도 2개의 스프링을 선택적으로 포함한다. 제1 세트의 스프링 및 제2 세트의 스프링 각각에서의 하나 이상의 스프링은 총 높이를 나타내며, 로딩되어 토크가 인가되는 배향에서의 상기 하나 이상의 스프링의 총 높이는 제1 세트의 스프링 및 제2 세트의 스프링을 포함하는 캐리어의 일부의 두께와 선택적으로 동일하다. 제1 세트의 스프링 및 제2 세트의 스프링 각각은, 제1 세트의 스프링 및 제2 세트의 스프링의 외측 둘레 주위에 선택적으로 코팅을 포함한다. 상기 캐리어는 연속적인 둘레 형상을 갖는다. 대안으로, 상기 캐리어는 불연속적인 둘레 형상을 갖는다. 또한 선택적으로 파이프 섹션들을 서로 연결하기 위한 방법이 제시되는데, 이 방법은 a) 제1 플랜지를 갖는 제1 파이프 섹션을 제공하는 단계, b) 제2 플랜지를 갖는 제2 파이프 섹션을 제공하는 단계, c) 앞서 언급한 바와 같은 토크 유지 장치를 제공하는 단계로서, 토크 유지 장치 내의 스프링은 토크 인가 전 배향으로 있는 것인 단계, d) 파이프 주위에 그리고 제1 플랜지에 이웃하게 토크 유지 장치를 삽입하는 단계, e) 제1 볼트의 본체가 토크 유지 장치에 있는 제1 세트의 스프링, 제1 플랜지에 있는 제1 볼트 개구, 및 제2 플랜지에 있는 제1 볼트 개구를 통과하게 되도록 제1 플랜지 및 제2 플랜지를 통해 제1 볼트의 본체를 삽입하는 단계, f) 제2 볼트의 본체가 토크 유지 장치에 있는 제2 세트의 스프링, 제1 플랜지에 있는 제2 볼트 개구, 및 제2 플랜지에 있는 제2 볼트 개구를 통과하게 되도록 제1 플랜지 및 제2 플랜지를 통해 제2 볼트의 본체를 삽입하는 단계, g) 제1 플래지 및 제2 플랜지가 함께 당겨지도록 그리고 제1 세트의 스프링 및 제2 세트의 스프링에 있는 스프링이 캐리어와 함께 동일 평면을 이루도록 제1 볼트 및 제2 볼트의 단부에 너트를 체결하고 조이는 단계로서, 제1 세트의 스프링 및 제2 세트의 스프링에 속하는 스프링을 캐리어와 동일 평면을 이루도록 정렬시키는 것은 너트 상에서의 적절한 토크 힘을 시각적으로 지시하는 것인 단계를 포함한다.
다른 비한정적인 구성에서는, 일 부품 캐리어를 포함하는 플라스틱 라이닝된 파이프를 위한 토크 유지 장치가 제공된다. 상기 캐리어는 복수 개의 스프링 및 둘레 주위에 등간격으로 배치되는 복수 개의 스프링 구멍을 포함한다. 상기 복수 개의 스프링은 선택적으로 금속으로 제조된다. 스프링들 중 적어도 하나는 복수 개의 스프링 구멍 각각에 장착된다. 각각의 스프링은 선택적으로, 토크 인가 전 상태에서 볼록 배향을 나타내며 각각의 스프링은 토크 인가 후 상태에서 평면 배향을 나타낸다. 상기 플라스틱 라이닝된 파이프는, 한정하는 것은 아니지만, PTFE 재료일 수 있다. 상기 스프링은 선택적으로 디스크 스프링이다. 각각의 스프링 구멍은 선택적으로, 수직으로 적층된 적어도 2개의 스프링을 포함한다. 각각의 수직방향 적층체에 있는 스프링들 중 적어도 하나는 선택적으로 코팅을 포함한다. 적어도 2개의 스프링은 높이를 나타내며, 로딩되어 토크가 인가되는 배향에서 적어도 2개의 스프링의 높이는 선택적으로 캐리어의 두께와 동일하거나 또는 캐리어의 두께보다 약간 크다. 상기 캐리어는 선택적으로 각각의 스프링 구멍의 둘레 주위에 O-링을 포함한다. 스프링들의 수직방향 적층체는 선택적으로 스프링의 적층체의 외측 둘레 주위에 코팅을 포함한다. 상기 캐리어는 선택적으로 각각의 스프링 구멍의 하측 에지에 위치설정되는 플랩 플레이트(flap plate)를 포함한다. 상기 캐리어는 선택적으로 각각의 스프링 구멍의 내측 벽 주위에 시일(예컨대, 고무 시일, 플라스틱 시일, 폴리머 시일 등)을 포함한다. 상기 캐리어는 연속적인 둘레 형상을 갖는다. 대안으로, 상기 캐리어는 불연속적인 둘레 형상을 갖는다. 상기 토크 인가 배향은 선택적으로 캐리어와 비-동일 평면 배향으로부터 캐리어와의 평면 배향으로 스프링을 압축시킨다. 상기 토크 인가 배향은 선택적으로 스프링을 캐리어와의 평면 배향으로 정렬시키며, 원하는 볼트 토크 값의 시각적인 지시자를 제공한다.
본 발명의 비한정적인 일 목적에 따라, 플랜지 밀봉 신뢰도를 향상시키기 위해, 예부하/토크의 시각적인 지시를 제공하기 위해, 및/또는 토크 재인가에 대한 요구를 줄이거나 없애기 위해 사용될 수 있는 토크 유지 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 비한정적 목적 및/또는 대안적인 비한정적 목적에 따라, 파이프 시스템의 밀봉 및/또는 연결과 관련된 비용을 절감하고 및/또는 파이프 시스템의 밀봉 및/또는 연결을 단순화하기 위해 사용될 수 있는 토크 유지 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 비한정적 목적 및/또는 대안적인 비한정적 목적에 따라, 볼트 연결부 및 다른 유형의 연결 장치와 관련되어 사용될 수 있는 토크 유지 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 비한정적 목적 및/또는 대안적인 비한정적 목적에 따라, 캐리어를 구비하는 모놀리식 본체를 포함하는 토크 유지 장치로서, 상기 모놀리식 본체는 수직으로 위치설정된 또는 적층된 하나 이상의 스프링을 포함하는 것인 토크 유지 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 비한정적 목적 및/또는 대안적인 비한정적 목적에 따라, 금속, 플라스틱, 세라믹, 유리 및/또는 복합 재료로 라이닝된 파이프를 위한 플랜지 볼트 커넥터를 포함하는 토크 유지 장치로서, 상기 플랜지 볼트 커넥터는 모놀리식 본체를 포함하고 상기 플랜지 볼트 커넥터는 캐리어 본체 및 하나 이상의 스프링을 포함하는 것인 토크 유지 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 비한정적 목적 및/또는 대안적인 비한정적 목적에 따라, 연결 시스템의 과도한 토크 인가를 감소시키거나 배제하기 위해 무유지보수의 시각적 토크 지시자로서 사용될 수 있는 토크 유지 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 비한정적 목적 및/또는 대안적인 비한정적 목적에 따라, 극심한 온도 사이클링 이후에 연례적인 토크 재인가 프로그램 및/또는 토크 재인가에 대한 필요를 없애기 위해 사용될 수 있는 토크 유지 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 비한정적 목적 및/또는 대안적인 비한정적 목적에 따라, 플래어 변형에 대한 자동 보상수단으로서 사용될 수 있는 토크 유지 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 비한정적 목적 및/또는 대안적인 비한정적 목적에 따라, 플래어 면에서 최적의 밀봉 압력을 유지하고 배출물을 제어하는, 환경적으로 안전한 누출 방지 시스템을 제공하기 위해 사용될 수 있는 토크 유지 장치가 제공된다.
이들 목적 및 장점 그리고 다른 목적 및 장점은, 본 발명과 종래 기술 사이의 차이점에 대한 논의로부터 그리고 첨부 도면에 도시된 바와 같은 바람직한 실시예를 고려할 때 명확해질 것이다.
본 발명에 따르면, 플랜지 밀봉 신뢰도를 향상시키기 위해, 예부하/토크의 시각적인 지시를 제공하기 위해, 및/또는 토크 재인가에 대한 요구를 줄이거나 없애기 위해 사용될 수 있는 토크 유지 장치를 얻을 수 있다.
본 발명에 따르면, 파이프 시스템의 밀봉 및/또는 연결과 관련된 비용을 절감하고 및/또는 파이프 시스템의 밀봉 및/또는 연결을 단순화하기 위해 사용될 수 있는 토크 유지 장치를 얻을 수 있다.
본 발명에 따르면, 볼트 연결부 및 다른 유형의 연결 장치와 관련되어 사용될 수 있는 토크 유지 장치를 얻을 수 있다.
본 발명에 따르면, 캐리어를 구비하는 모놀리식 본체를 포함하는 토크 유지 장치로서, 상기 모놀리식 본체는 수직으로 위치설정된 또는 적층된 하나 이상의 스프링을 포함하는 것인 토크 유지 장치를 얻을 수 있다.
본 발명에 따르면, 금속, 플라스틱, 세라믹, 유리 및/또는 복합 재료로 라이닝된 파이프를 위한 플랜지 볼트 커넥터를 포함하는 토크 유지 장치로서, 상기 플랜지 볼트 커넥터는 모놀리식 본체를 포함하고 상기 플랜지 볼트 커넥터는 캐리어 본체 및 하나 이상의 스프링을 포함하는 것인 토크 유지 장치를 얻을 수 있다.
본 발명에 따르면, 연결 시스템의 과도한 토크 인가를 감소시키거나 배제하기 위해 무유지보수의 시각적 토크 지시자로서 사용될 수 있는 토크 유지 장치를 얻을 수 있다.
본 발명에 따르면, 극심한 온도 사이클링 이후에 연례적인 토크 재인가 프로그램 및/또는 토크 재인가에 대한 필요를 없애기 위해 사용될 수 있는 토크 유지 장치를 얻을 수 있다.
본 발명에 따르면, 플래어 변형에 대한 자동 보상수단으로서 사용될 수 있는 토크 유지 장치를 얻을 수 있다.
본 발명에 따르면, 플래어 면에서 최적의 밀봉 압력을 유지하고 배출물을 제어하는, 환경적으로 안전한 누출 방지 시스템을 제공하기 위해 사용될 수 있는 토크 유지 장치를 얻을 수 있다.
이제 도면들을 참고할 수 있는데, 이들 도면은 본 발명이 물리적 형태로 취할 수 있고 특정 부품에서 그리고 부품들의 구성에서 취할 수 있는 다양한 실시예를 제시한다.
도 1은 본 발명에 따른 토크 유지 장치의 비한정적인 일 실시예의 사시도이다.
도 2는 도 1의 토크 유지 장치의 상부 평면도이다.
도 3은 도 2의 라인 3-3을 따르는 토크 유지 장치의 단면도이다.
도 4는 로딩되어 토크가 인가되는 배향에서의 도 3의 토크 유지 장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 토크 유지 장치의 비한정적인 다른 실시예의 상부 부분 평면도이다.
도 6은 도 5의 토크 유지 장치의 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 토크 유지 장치의 비한정적인 다른 실시예의 부분 상부 평면도이다.
도 8은 도 7의 라인 8-8을 따르는 토크 유지 장치의 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 토크 유지 장치의 비한정적인 다른 실시예의 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 토크 유지 장치의 비한정적인 다른 실시예의 단면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 토크 유지 장치의 비한정적인 다른 실시예의 단면도이다.
도 12는 로딩되어 토크가 인가되는 배향에서의 도 11의 토크 유지 장치의 단면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 토크 유지 장치의 비한정적인 다른 실시예의 상부 부분 평면도이다.
도 14는 언로딩된 배향(unloaded orientation)에서의 도 13의 라인 14-14를 따르는 토크 유지 장치의 단면도이다.
도 15는 로딩되어 토크가 인가되는 배향에서의 도 14에 따른 토크 유지 장치의 단면도이다.
도 16은 본 발명에 따른 토크 유지 장치의 비한정적인 다른 실시예의 상부 평면도이다.
도 17은 도 16의 라인 17-17을 따르는 토크 유지 장치의 단면도이다.
도 18은 본 발명에 따른 토크 유지 장치의 비한정적인 다른 실시예의 상부 평면도이다.
도 19는 도 18의 라인 19-19를 따르는 토크 유지 장치의 단면도이다.
단지 본 발명의 비한정적인 실시예를 제시하려는 목적으로 도시되고 본 발명을 한정하려는 목적이 아닌 도면을 이제 참조할 것이며, 도 1 내지 도 19에는 본 발명에 따른 토크 유지 장치의 비한정적인 예가 제시된다. 본 발명은 토크 재인가 볼트 시스템에 대한 필요를 줄이거나 없애주는 장치에 관한 것이다. 토크 유지 장치는 특히 파이프 섹션들을 연결하는 플랜지 상에서 토크를 유지하는 것에 적용 가능하며, 특히 이를 참고하여 설명될 것이다.
본 발명의 토크 유지 장치의 여러 비한정적 목적 및 장점이 이하에 개시된다. 도 1 내지 도 19에 제시된 모든 비한정적인 장치에 있어서, 토크 유지 장치의 목적들 중 하나는, 볼트 연결, 고정 또는 유지 시스템의 원하는 토크[즉, 토크(ft-lbs.)]를 유지하는 것이다.
이제 도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 토크 유지 장치의 비한정적인 일 구성이 제시되어 있다. 토크 유지 장치(10)는 모놀리식 구성을 가지며, 스프링 장치(20, 22, 24, 26)를 포함하는 캐리어 또는 카트리지(12)의 사용을 포함한다. 캐리어 또는 카트리지(12)는 4개의 스프링 장치를 구비하는 것으로 도시되어 있지만, 상기 캐리어 또는 카트리지가 1개, 2개, 또는 3개의 스프링 장치 혹은 4개가 넘는 스프링 장치를 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 상기 캐리어(12)는 임의의 유형의 재료 혹은 재료 조합(예컨대, 플라스틱, 금속, 세라믹, 섬유, 복합 재료, 목재 등)으로 형성될 수 있다. 상기 캐리어(12)는 특정한 물리적 특성을 갖는 재료로 형성될 수 있다. 캐리어(12)의 형상, 크기, 구조 및 두께는 비한정적이다. 비한정적인 일 구성에 있어서, 캐리어는 플라스틱 재료로 형성된다. 도 1 및 도 2에 제시된 바와 같이, 캐리어(12)는 대체로 원형인 외측 둘레(14), 대체로 원형인 중앙 개구(16) 및 대체로 원형인 플랜지(18)를 갖는다. 캐리어의 두께는 대체로 균일하지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 플랜지(18)는 4개의 개구, 보어, 구멍 혹은 스프링 구멍(30, 32, 34, 36)을 포함하고, 각각의 개구, 보어, 구멍 혹은 스프링 구멍은 하나의 스프링 장치(20, 22, 24, 26)를 포함하는 것이 제시되어 있다. 이해할 수 있는 바와 같이, 상기 캐리어는 4개가 넘는 개구, 보어, 구멍 또는 스프링 구멍을 포함할 수도 있고 4개보다 적은 개구, 보어, 구멍 혹은 스프링 구멍을 포함할 수도 있다. 중앙 개구는 일반적으로 파이프의 외경 주위에 끼워지도록 치수설정된다. 캐리어에 있는 개구, 보어, 구멍 혹은 스프링 구멍은 통상적으로 캐리어 내에서 파이프 플랜지에 있는 개구에 대응하도록 배향된다. 캐리어 상의 개구, 보어, 구멍 혹은 스프링 구멍의 크기 및 형상은 대체로 동일하지만, 상기 개구, 보어, 구멍 혹은 스프링 구멍 중 하나 이상은 하나 이상의 다른 개구, 보어, 구멍 혹은 스프링 구멍과 상이한 크기 및/또는 형상을 가질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 도 2에 제시된 바와 같이, 상기 개구, 보어, 구멍 혹은 스프링 구멍은 캐리어의 둘레 주위에서, 이웃하게 위치설정되는 개구, 보어, 구멍 혹은 스프링 구멍으로부터, 등간격으로 배치되지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 상기 개구, 보어, 구멍 혹은 스프링 구멍은 또한 캐리어의 외측 둘레로부터 등거리에 간격을 두고 배치되는 것으로 도 2에 제시되어 있지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 도 2에 제시된 바와 같이, 상기 개구, 보어, 구멍 혹은 스프링 구멍은 캐리어의 외측 둘레로부터 이격 배치되고 또한 캐리어의 중앙 개구(16)의 에지로부터 이격 배치되지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 마찬가지로, 상기 개구, 보어, 구멍 혹은 스프링 구멍에 위치설정되는 스프링 장치는 캐리어의 외측 둘레로부터 이격 배치되고 또한 캐리어의 중앙 개구(16)의 에지로부터 이격 배치되지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 비한정적인 일 구성에 있어서, 상기 스프링 장치는, 이 스프링 장치가 캐리어의 외측 둘레로부터 그리고 캐리어의 중앙 개구(16)의 에지로부터 등거리에 이격 배치되도록 상기 개구, 보어, 구멍 혹은 스프링 구멍 내에 위치설정된다.
스프링 장치(22)는 3개의 스프링(예컨대, 벨빌 스프링 또는 디스크 스프링 등)(42, 43, 44)의 다수의 적층체를 포함하는 것으로 부분적으로 도시되어 있다(도 3 및 도 4 참고). 이해할 수 있는 바와 같이, 상기 스프링 장치(22)는 각각의 적층체에서 3개 미만의 스프링(1개 또는 2개의 스프링) 혹은 3개가 넘는 스프링을 포함할 수 있다. 또한, 이해할 수 있는 바와 같이, 적층체들 중 하나 이상은 선택적으로 하나 이상의 와셔(예컨대, 평평한 와셔, 잠금 와셔 등)를 포함할 수 있다. 이해할 수 있는 바와 같이, 각각의 스프링 장치(20, 22, 24, 26)는 동일한 개수의 스프링을 구비할 수 있지만, 하나 이상의 스프링 장치는 상이한 개수의 스프링을 구비할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 다수의 스프링을 구비하는 스프링 장치에서 각각의 스프링의 크기, 형상, 두께, 재료, 스프링 강도 및/또는 스프링 등급은 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다. 또한, 하나 이상의 스프링 장치는 하나 이상의 다른 스프링 장치와 상이한 크기, 형상, 두께, 재료, 스프링 강도 및/또는 스프링 등급을 가질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 비한정적인 일 구성에 있어서, 캐리어에 사용되는 각각의 스프링 장치에서 스프링의 개수, 그리고 크기, 형상, 두께, 재료 및 스프링 등급은 동일하다.
하나 이상의 스프링 장치에서의 하나 이상의 스프링은 하나 이상의 코팅(예컨대, 폴리머 코팅, 윤활제 코팅, 부식 방지 코팅, 고착 방지 코팅, 테프론® 코팅, 플라스틱 코팅, 페인트 코팅 등)을 포함하지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 상기 하나 이상의 코팅은 사용 중에 a) 스프링의 부식, b) 이웃한 스프링들의 상호 고착, b) 이웃하게 위치설정된 스프링들의 이동 방해, d) 스프링의 과도한 또는 바람직하지 않은 마모 및/또는 e) 스프링에 대한 손상을 방지 또는 예방할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 스프링 장치(22)는, 장착되어 예부하 위치에 있는 3개의 스프링(42, 43, 44)(예컨대, 디스크 스프링 등)을 포함한다. 스프링(42, 43, 44)은 캐리어(12)의 보어(32) 내에 유지된다. 대안으로, 캐리어(12)는, 스프링들의 각각의 적층체가 이들 각각의 보어 내에 고정적으로 유지되도록 스프링 장치 주위에 몰딩(molding)될 수 있다. 이러한 방식으로, 사용자는 스프링 장치를 교란시키지 않으면서 캐리어를 조작할 수 있다. 이러한 장착 구성은 일반적으로, 스프링이 캐리어로부터 릴리스(release)될 수 있도록 캐리어가 손상[예컨대, 절단, 가우징(gouging) 등]되거나 또는 캐리어로부터 스프링을 강제 제거하기 위해 스프링에 힘이 가해지지 않으면, 스프링이 캐리어에 고정되게 그리고 캐리어로부터 제거될 수 없게 형성된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 스프링(22)의 일 외측 표면은, 대향하는 외측 면이 오목 배향으로 존재하는 동안 볼록 배향으로 존재한다. 이러한 예부하 배향에 있어서, 스프링(42, 43, 44)의 적층체는 캐리어(12)와 비-동일 평면을 이룬다. 일반적으로, 스프링들 중 적어도 하나는 캐리어(12) 표면(13)의 상부 평면 위에 연장되는 부분을 포함한다. 도 3에 제시되어 있는 바와 같이, 스프링(42 및 43)의 일부는 캐리어(12) 표면(13)의 상부 평면 위에 연장된다. 이해할 수 있는 바와 같이, 스프링들 중 하나, 복수 개 또는 모든 스프링은 캐리어(12) 표면(13)의 상부 평면 위에 연장되는 부분을 포함할 수 있다. 각각의 스프링은, 로드 또는 볼트가 중앙 개구를 통과할 수 있도록 된 중앙 개구를 포함하는 것으로 예시되어 있다. 각각의 스프링의 중앙 개구는 일반적으로 캐리어(12) 표면(13)의 상부 평면에 대해 평행인 평면에 놓이지만, 이는 필수적인 것은 아니다.
도 4에 제시된 바와 같이, 장착 볼트(50)의 일부는 정렬된 디스크 스프링(42, 43, 44)의 개구를 통해 삽입된다. 너트(52)는 볼트의 단부에 고정된다. 볼트(50)는 순차적으로 제1 플랜지(60), 스프링 장치(22) 그리고 이후 제2 플랜지(62)를 통해 삽입된다. 플랜지(60, 62)들은 조일 때 서로 근접하게 이동되며, 스프링(42, 43, 44)은 도 4에 도시된 바와 같이 캐리어(12)에 대한 비-동일 평면 구성으로부터 캐리어에 대한 평면 구성으로 이동된다. 도 4에 제시된 바와 같이, 캐리어(12)의 두께는 압축 및 로딩된(토크 인가된) 배향에 있을 때 스프링(42, 43, 44)의 조합된 높이 또는 두께와 동일하거나 또는 상기 높이 또는 두께보다 약간 작을 수 있지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 이에 따라, 각각의 플랜지(60, 62)의 내측 표면(61, 63)이 캐리어(12)의 표면(13, 15)과 동일 평면에 있을 때, 원하는 토크(ft.-lbs.)가 볼트(50) 및 너트(52)에 인가된다. 보어(32) 주위의 캐리어의 재료는 일반적으로 변형 가능하여, 스프링(42, 43, 44)이 캐리어(12)에 대한 비-동일 평면 구성으로부터 캐리어에 대한 평면 구성으로 이동 가능하게 한다. 디스크 스프링이 캐리어(12)에 대한 비-동일 평면 구성으로부터 캐리어에 대한 평면 구성으로 이동할 때, 원형 디스크 스프링(42, 43, 44)의 직경은 증가한다. 캐리어의 변형 능력으로 인해, 디스크 스프링, 캐리어 및/또는 캐리어의 보어에 손상을 입히지 않으면서 디스크 스프링의 직경이 증가하도록 할 수 있다. 일반적으로, 스프링의 재료 및 보어의 내측 표면 및/또는 캐리어를 형성하는 재료는 상이한 재료이다. 도 4에 제시된 바와 같이, 3개의 스프링은 서로 상하로 적층되며, 스프링이 캐리어(12)에 대한 비-동일 평면 구성으로부터 캐리어에 대한 평면 구성으로 이동할 때 이웃한 스프링과 접촉하게 되지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 도 4에 제시된 바와 같이, 캐리어의 직경은 플랜지(60, 62)의 직경보다 작지만, 이는 필수적인 것은 아니다.
이제 도 5 및 도 6을 참고하면, 토크 유지 장치(10)의 다른 비한정적 구성이 제시되어 있다. 스프링 장치(122)는 복수 개의 개별적인 디스크 스프링(142, 143, 144)을 포함할 수 있다. 디스크 스프링들(145) 중 하나 이상은 보호를 위해 윤활될 수도 있고/있거나 코팅될 수도 있지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 앞서 언급된 구성과 마찬가지로, 캐리어(112)는 외측 둘레(114) 및 내측 둘레(116)뿐만 아니라 제1 외측 표면(113) 및 제2 외측 표면(115)을 포함할 수 있다. 도 5 및 도 6에 제시된 캐리어 및 스프링 장치의 재료, 구조 및 작동은 도 1 내지 도 4에 제시된 캐리어 및 스프링 장치에서와 동일하거나 또는 대체로 동일하며, 이에 따라 여기서는 반복하여 언급되지 않는다.
스프링(143)에 대한 코팅 구성(즉, 윤활제 코팅, 부식 방지 코팅, 테프론® 코팅, 플라스틱 코팅, 페인트 코팅, 폴리머 코팅, 고착 방지 코팅, 가요성 케이싱 등) 및/또는 캐리어(112) 상의 O-링 혹은 가스킷(150, 152)이 스프링 장치(122)를 보호(즉, 부식, 서로에 대한 고착 등으로부터의 보호)하기 위해 사용될 수 있지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 스프링 장치에 있는 하나 이상의 스프링 또는 모든 스프링은 선택적으로 코팅 구성을 포함할 수 있다. 도 6에 제시된 바와 같이, 단지 중앙 스프링만이 코팅 구성을 포함한다. 도 5 및 도 6에 제시된 바와 같이, O-링(150)이 캐리어(112)의 일 표면(113) 상에서 스프링 장치(122) 주위에 배치된다. 다른 O-링(152)이 캐리어(122)의 다른 대향 표면(115)에 적용될 수 있다. 이들 O-링은, 도 4에 제시된 바와 같이 너트(52) 및 볼트(50)를 조일 때 플랜지(60, 62)들이 서로 근접하게 이동되는 경우 추가적인 밀봉을 제공하기 위해 사용될 수 있다. O-링을 형성하기 위해 사용되는 재료는 비한정적이다. 일반적으로 O-링은 압축 가능한 재료로 형성된다.
이제 도 7 및 도 8을 참고하면, 토크 유지 장치(10)의 다른 비한정적 구성이 제시되어 있다. 스프링 장치(222)는 복수 개의 개별적인 디스크 스프링(242, 243, 244)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 각각의 스프링은 보호를 위해 윤활될 수 있거나 및/또는 코팅(262, 263, 264)될 수 있다. 도 1 내지 도 6과 관련하여 앞서 언급된 구성과 마찬가지로, 캐리어(212)는 외측 둘레(214) 및 내측 둘레(216)뿐만 아니라 제1 외측 표면(213) 및 제2 외측 표면(215)을 포함할 수 있다. 도 7 및 도 8에 제시된 캐리어 및 스프링 장치의 재료, 구조 및 작동은 도 1 내지 도 6에 제시된 캐리어 및 스프링 장치에서와 동일하거나 또는 대체로 동일하며, 이에 따라 여기서는 반복하여 언급되지 않는다.
스프링(242, 243, 244)에 대한 코팅 구성(즉, 폴리머 코팅, 윤활제 코팅, 부식 방지 코팅, 고착 방지 코팅, 테프론® 코팅, 플라스틱 코팅, 페인트 코팅, 가요성 케이싱 등) 및/또는 캐리어(212) 상의 O-링 혹은 가스킷(250, 252)이 스프링 장치(222)를 보호하기 위해 사용될 수 있지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 스프링 장치에 있는 하나 이상의 스프링 또는 모든 스프링은 선택적으로 코팅 구성을 포함할 수 있다. 도 8에 제시된 바와 같이, 3개의 스프링 모두가 코팅 구성을 포함한다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, O-링(250)이 캐리어(212)의 일 표면(213) 상에서 스프링 장치(222) 주위에 배치된다. 다른 O-링(252)이 캐리어(212)의 다른 대향 표면(215)에 적용될 수 있다. 이들 O-링은, 도 4에 제시된 바와 같이 너트(52) 및 볼트(50)를 조일 때 플랜지(60, 62)들이 서로 근접하게 이동되는 경우 추가적인 밀봉을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 도 7 및 도 8에 제시된 O-링은 다각형 단면 형상(예컨대, 정사각형, 직사각형 등)을 가지며, 도 5 및 도 6에 제시된 O-링은 원형 또는 타원형 단면 형상을 갖는다. 캐리어의 상부 표면(213) 및 하부 표면(215)은, 단지 O-링의 일부만이 O-링 슬롯 내에 위치설정되도록 하는 O-링 슬롯을 포함한다. 유사한 O-링 슬롯 구성이 도 5 및 도 6에 제시되어 있다. O-링 슬롯은, O-링 슬롯 내에 O-링을 위치설정하고 선택적으로 유지하도록 구성된다. O-링 슬롯의 형상은 비한정적이다. 도 5 내지 도 8에 제시된 바와 같이, O-링의 일부는 캐리어의 상부 표면 및 하부 표면 위에 연장되어, 도 4에 제시된 바와 같이 너트(52) 및 볼트(50)를 조일 때 플랜지(60, 62)들이 서로 근접하게 이동되는 경우 캐리어와 이웃하게 위치 설정된 플랜지 사이에서 O-링이 압축된다.
이제 도 9를 참고하면, 토크 유지 장치(10)의 다른 비한정적 구성이 제시되어 있다. 스프링 장치(322)는 복수 개의 개별적인 디스크 스프링(342, 343, 344)을 포함할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 스프링(322)의 적층식 구성은 적층된 전체 구성(322) 주위에 코팅(362)을 포함할 수 있다. 이러한 코팅(362)은 적층된 스프링(322)의 랩핑(wrapping) 또는 딥핑(dipping)일 수 있다. 이러한 코팅은 선택적으로 앞서 언급된 코팅 재료와 유사할 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로, 코팅(362)은 패키징된 구성에서 적층된 스프링(322)을 고정 및 유지하도록 하는, 플라스틱 또는 포일(foil)의 랩핑일 수 있다. 도 9에 제시된 캐리어 및 스프링 장치의 재료, 구조 및 작동은 도 1 내지 도 8에 제시된 캐리어 및 스프링 장치에서와 동일하거나 또는 대체로 동일하며, 이에 따라 여기서는 반복하여 언급되지 않는다. 도 9는 하나 이상의 O-링의 사용을 제시하고 있지 않지만, 도 9에 제시된 토크 유지 장치가 선택적으로 하나 이상의 O-링; 도 5 내지 도 8에 제시된 바와 같이 하나 이상의 O-링 슬롯을 구비한 변형된 캐리어를 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 마찬가지로, 도 1 내지 도 4에 제시된 토크 유지 장치는 선택적으로 하나 이상의 O-링; 도 5 내지 도 8에 제시된 바와 같이 하나 이상의 O-링 슬롯을 구비하는 변형된 캐리어 및/또는 도 5 내지 도 9에 제시된 바와 같은 하나 이상의 스프링 상의 코팅 구성을 포함할 수 있다.
이제 도 10을 참고하면, 토크 유지 장치(10)의 다른 비한정적 구성이 제시되어 있다. 여기서는 캐리어(412)가 보어(432)의 하측 단부에 이웃한 심(shim) 또는 플랩 플레이트(414)와 함께 도시되어 있다. 볼트 및 너트가 토크를 받을 때 디스크 스프링(444)의 하측 에지는 보어(432)의 하부 내로 디깅(digging)할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 상기 심 또는 상기 플랩 플레이트(414)는, 디스크 스프링(444)의 하부 에지가 가로질러 활주하도록 하는 표면을 제공한다. 이러한 구성에 있어서, 하부 디스크 스프링(444)의 하부 에지는 토크 인가 작동 중에 밑에 놓이는 플랜지 표면에 대해 마찰을 일으키지 않는다. 플랩 플레이트를 형성하기 위해 사용되는 형상, 두께 및 재료(예컨대, 금속, 플라스틱, 복합 재료, 세라믹 재료 등일 수 있음)는 비한정적이다. 도 10에 제시된 바와 같이, 플랩 플레이트는 캐리어(412)의 하부 표면(415)의 평면으로부터 내측을 향해 이격 배치된다. 이해할 수 있는 바와 같이, 플랩 플레이트(414)는 캐리어(412)의 하부 표면(415)의 평면과 균일하게 위치설정될 수 있다. 캐리어(412)는, 플랩 플레이트를 캐리어에 대해 고정하기 위해 사용되는 플레이트 슬롯(416)을 포함한다. 상기 플랩 플레이트는, 캐리어(412)의 하부 표면(415)의 평면으로부터 내측을 향해 이격 배치되는 것으로 제시되어 있다. 상기 플랩 플레이트는 일반적으로, 보어(432)의 폭 또는 직경의 40 %보다 작은 폭(W)을 갖도록, 그리고 대체로 보어(432)의 폭 또는 직경의 30 %보다 작은 폭을 갖도록, 그리고 통상적으로 보어(432)의 폭 또는 직경의 20 %보다 작은 폭을 갖도록, 그리고 더욱 통상적으로 보어(432)의 폭 또는 직경의 15 %보다 작은 폭을 갖도록(예컨대, 보어의 폭 또는 직경의 10% 등의 폭을 갖도록) 치수설정된다. 플랩 플레이트의 두께는 일반적으로 하나 또는 모든 스프링의 두께보다 작지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 도 10에 제시된 바와 같이, 스프링(444)은 스프링의 압축 이전에 플랩 플레이트(414)의 상부 표면에 접촉하지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 도 10에 제시된 캐리어 및 스프링 장치의 재료, 구조 및 작동은 도 1 내지 도 9에 제시된 캐리어 및 스프링 장치에서와 동일하거나 또는 대체로 동일하며, 이에 따라 여기서는 반복하여 언급되지 않는다. 도 10은 하나 이상의 O-링의 사용을 제시하고 있지 않지만, 도 10에 제시된 토크 유지 장치가 선택적으로 하나 이상의 O-링; 도 5 내지 도 8에 제시된 바와 같이 하나 이상의 O-링 슬롯을 구비한 변형된 캐리어 및/또는 도 5 내지 도 9에 제시된 바와 같은 하나 이상의 스프링 상의 코팅 구성을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 이해할 수 있는 바와 같이, 도 10에 제시된 플랩 플레이트 및 플레이트 슬롯 구성은 선택적으로 도 1 내지 도 9에 제시된 토크 유지 장치에서 사용될 수 있다.
이제 도 11 및 도 12를 참고하면, 토크 유지 장치(10)의 다른 비한정적 구성이 제시되어 있다. 스프링 장치(522)는 관련된 보어(532)의 내측 주위에 시일(523)을 포함할 수 있다. 시일의 형상, 크기 및 재료는 비한정적이다. 상기 시일은 일반적으로 압축 가능하고 변형 가능한 재료로 형성된다. 예시적인 일 예에 있어서, 시일(523)은 고무 시일, 플라스틱 시일, 폴리머 시일 등일 수 있으며, 이는 초기에 디스크 스프링(542, 543, 544)을 적소에 고정하는 데 도움이 되고 각각의 플랜지(560, 562)들 사이에 장착 볼트(550) 및 너트(552)에 토크를 인가할 때 디스크 스프링(542, 543, 544)은 시일(523)에 대해 압축을 가하여 임의의 외부 재료가 보어(532) 내로 그리고 디스크 스프링(542, 543, 544) 사이로 들어가지 못하게 한다. 도 11 및 도 12에 제시된 바와 같이, 도 12에 제시된 바대로 너트(552) 및 볼트(550)를 조일 때 플랜지(560, 562)들이 서로 근접하게 이동되는 경우 스프링이 압축되면 시일의 형상이 변하게 된다. 도 11 및 도 12에 제시된 바와 같이, 보어(532)의 벽은 비-평면적이며, 하나 이상의 경사진 표면을 포함하고 보어의 중심으로부터 기울어지지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 이들 경사진 표면으로 인해, 시일은 적절하게 변형 가능하게 되어, 도 12에 제시된 바와 같이 너트(552) 및 볼트(550)를 조일 때 플랜지(560, 562)들이 서로 근접하게 이동되는 경우 스프링이 평면적이게 되는 것을 가능하게 한다. 일반적으로, 시일을 형성하기 위해 사용되는 재료는 캐리어를 형성하기 위해 사용되는 재료와 상이하다. 통상적으로, 캐리어의 재료는 시일을 위해 사용되는 재료보다 더 강성이며, 덜 변형 가능한 재료이지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 상기 시일은 캐리어에 대해 마찰식으로 연결될 수도 있고 다른 수단 혹은 추가적인 수단[예컨대, 접착제, 멜트 본드(melt bond) 등]에 의해 연결될 수도 있다. 도 11에 제시된 바와 같이, 상기 시일의 일부는 선택적으로 스프링의 압축에 앞서 표면(513, 515) 위에 및/또는 아래에 연장되지만, 도 12에 제시된 바와 같은 스프링의 압축 이후에는 연장되지 않는다. 도 11 및 도 12에 제시된 캐리어 및 스프링 장치의 재료, 구조 및 작동은 도 1 내지 도 10에 제시된 캐리어 및 스프링 장치에서와 동일하거나 또는 대체로 동일하며, 이에 따라 여기서는 반복하여 언급되지 않는다. 도 11 및 도 12는 하나 이상의 O-링의 사용을 제시하고 있지 않지만, 도 11 및 도 12에 제시된 토크 유지 장치가 선택적으로 하나 이상의 O-링; 도 5 내지 도 8에 제시된 바와 같이 하나 이상의 O-링 슬롯을 구비한 변형된 캐리어 및/또는 도 5 내지 도 9에 제시된 바와 같은 하나 이상의 스프링 상의 코팅 구성을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한 이해할 수 있는 바와 같이, 도 10에 제시된 플랩 플레이트 및 플레이트 슬롯 구성은 선택적으로 도 11 및 도 12에 제시된 토크 유지 장치에서 사용될 수 있다.
이제 도 13 내지 도 15를 참고하면, 토크 유지 장치(10)의 다른 비한정적 구성이 제시되어 있다. 여기 제시된 스프링 장치(622)는 보어(632) 내의 시일 라이닝(623) 및 일련의 3개의 디스크 스프링(642, 643, 644)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 보어(632)의 벽은 평면형이 아니다. 보어(632)의 비-평면형 벽은, 도 15에 제시된 바와 같이 디스크 스프링(642, 643, 644)을 캐리어(612)와의 동일 평면 구성으로 평평하게 하는 정도로 토크 플랜지 커넥터(610)가 너트(652) 및 볼트(650)로 고정될 때 시일 라이닝(623)이 확장 및 만곡되도록 하기 위한 영역을 제공한다. 상기 시일 라이닝(623)은 캐리어에 대해 마찰식으로 연결될 수도 있고 다른 수단 혹은 추가적인 수단[예컨대, 접착제, 멜트 본드(melt bond) 등]에 의해 연결될 수도 있다. 일반적으로, 시일 라이너를 형성하기 위해 사용되는 재료는 캐리어를 형성하기 위해 사용되는 재료와 상이하다. 통상적으로, 캐리어의 재료는 시일 라이너를 위해 사용되는 재료보다 더 강성이며, 덜 변형 가능한 재료이지만, 이는 필수적인 것은 아니다.
도 14에 제시된 바와 같이, 상기 시일 라이너의 일부는 선택적으로 스프링의 압축에 앞서 표면(613, 615) 위에 및/또는 아래에 연장되지만, 도 15에 제시된 바와 같은 스프링의 압축 이후에는 연장되지 않는다. 도 13 내지 도 15에 제시된 캐리어 및 스프링 장치의 재료, 구조 및 작동은 도 1 내지 도 12에 제시된 캐리어 및 스프링 장치에서와 동일하거나 또는 대체로 동일하며, 이에 따라 여기서는 반복하여 언급되지 않는다. 도 13 내지 도 15는 하나 이상의 O-링의 사용을 제시하고 있지 않지만, 도 13 내지 도 15에 제시된 토크 유지 장치가 선택적으로 하나 이상의 O-링; 도 5 내지 도 8에 제시된 바와 같이 하나 이상의 O-링 슬롯을 구비한 변형된 캐리어 및/또는 도 5 내지 도 9에 제시된 바와 같은 하나 이상의 스프링 상의 코팅 구성을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한 이해할 수 있는 바와 같이, 도 10에 제시된 플랩 플레이트 및 플레이트 슬롯 구성은 선택적으로 도 13 내지 도 15에 제시된 토크 유지 장치에서 사용될 수 있다. 또한 이해할 수 있는 바와 같이, 도 11 및 도 12에 제시된 시일은 선택적으로 도 13 내지 도 15의 토크 유지 장치에서 사용될 수 있다. 또한 이해할 수 있는 바와 같이, 도 13 내지 도 15에 제시된 시일 라이너는 선택적으로 도 1 내지 도 12의 토크 유지 장치에서 사용될 수 있다.
도 16 내지 도 19를 참고하면, 토크 유지 장치(10)의 추가적인 비한정적 구성이 제시되어 있다. 도 16 및 도 18에 제시된 바와 같이, 캐리어는 측면 슬롯, 개구 또는 간격을 포함한다. 이러한 구성은, 파이프들을 완전히 분리할 필요 없이 파이프 플랜지들 사이에 위치설정되는 파이프 라이너 주위에서 토크 유지 장치가 미끄러질 수 있도록 하기 위해 사용될 수 있다. 이는 시간 면에서 현저한 장점을 제공할 수 있으며, 기존의 파이프 시스템에 대해 본 발명의 토크 유지 장치를 삽입 및 대체해야만 하는 복잡성을 감소시킬 수 있다. 도 16 및 도 18에 제시된 캐리어(712, 812)에서의 간격(701, 801)은, 스냅 링(snap ring)과 마찬가지 방식으로 조립 과정 중 임의의 단계에서 전체 모놀리식 유지 장치(710, 810)가 파이프 상에 설치될 수 있도록 해주며, 이에 따라 모놀리식 제품(710, 810)이 특정 순서로 적층되어야 할 필요가 없도록 한다. 이러한 특정 구성은, 토크 유지 장치가 개장 장치(retrofit device)로서 사용되는 상황에서 특히 유리하다. 임의의 플라스틱 시일(예컨대, PTFE 시일 등)을 포함하는 전체 플랜지/피팅 조립체는, 패스너 및 토크 유지 장치가 설치되는 동안 온전하게 유지될 수 있다.
이제 도 16 및 도 17을 참고하면, 캐리어(712)를 형성하는 단일 부품의 가요성 재료(즉, 금속, 플라스틱, 복합 재료)가 제시되어 있다. 캐리어 내에는 복수 개의 그로밋(713)이 위치설정되어 있다. 상기 캐리어는, 각각 그로밋을 포함하는 복수 개의 개구를 포함한다. 캐리어 상의 그로밋의 개수는 비한정적이다. 캐리어의 둘레 주위에 이웃하게 위치설정되는 그로밋들 사이의 거리는 일반적으로 동일하지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 그로밋(713)은 캐리어(712)에 대해 스프링(742, 743, 744, 745)을 유지하기 위해 그리고 후속하는 스프링 압축에 대한 시각적 단서 및 밀봉을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 그로밋은 임의의 유형의 재료(예컨대, 플라스틱, 금속, 복합 재료 등)로 형성될 수 있다. 그로밋(713)의 두께로 인해 토크 유지 장치에 대해 달성된 부하 이후의 토크가 인가된 배향에 관해 원하는 시각적 단서가 제공된다. 그로밋 내에는 4개의 스프링이 도시되어 있지만, 4개보다 적은 스프링 또는 4개보다 많은 스프링이 하나 이상의 그로밋 혹은 모든 그로밋에 포함될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
캐리어(712)는, 스프링 장치(722)의 유지를 위해 그로밋(713)을 유지하는 재료로 된 얇고 평평한 부품을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 스프링 장치(722)는 수직방향 구성으로 적층된 4개의 스프링(742, 743, 744, 745)을 포함한다. 전술한 구성에서 임의의 개수의 복수 개의 스프링이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 그로밋(713)은 대체로 원통형의 형상을 갖지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 각각의 그로밋은 일반적으로 동일한 크기 및 형상을 갖지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 그로밋은 일반적으로 캐리어와는 상이한 재료로 형성되지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 그로밋은, 스프링이 위치하는 내부 캐비티를 포함한다. 스프링은 임의의 수단에 의해 그로밋에 연결될 수 있다. 도 17에 제시된 바와 같이, 그로밋의 외측 표면은, 그로밋이 캐리어에 고정될 수 있도록 캐리어의 일부를 수용하게 구성되는 캐리어 슬롯(703)을 포함한다. 일반적으로, 캐리어 슬롯은 도 17에 제시된 바와 같이 그로밋의 종방향 축선의 중간점에 위치설정되지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 캐리어의 두께는 일반적으로 그로밋의 종방향 길이보다 작지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 비한정적인 일 구성에 있어서, 캐리어의 두께는 일반적으로 그로밋의 종방향 길이의 70 % 미만이고, 통상적으로 캐리어의 두께는 그로밋의 종방향 길이의 50 % 미만이며, 더욱 통상적으로 캐리어의 두께는 그로밋의 종방향 길이의 40 % 미만이고, 더욱 더 통상적으로 캐리어의 두께는 그로밋의 종방향 길이의 25 % 미만이며, 또한 더욱 통상적으로 캐리어의 두께는 그로밋의 종방향 길이의 10 % 미만이다. 그로밋의 종방향 길이는 압축 및 로딩된(토크 인가된) 배향에 있을 때 적층된 스프링들의 조합된 높이 또는 두께와 동일하거나 또는 상기 높이 또는 두께보다 약간 작을 수 있지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 도 16 및 도 17에 제시된 스프링 장치의 재료, 구조 및 작동은 도 1 내지 도 15에 제시된 스프링 장치에서와 동일하거나 또는 대체로 동일하며, 이에 따라 여기서는 반복하여 언급되지 않는다. 도 16 및 도 17은 하나 이상의 그로밋 주위에서 하나 이상의 O-링을 사용하는 것을 제시하고 있지 않지만, 도 16 및 도 17에 제시된 토크 유지 장치가 선택적으로 하나 이상의 O-링; 도 5 내지 도 8에 제시된 바와 같이 하나 이상의 O-링 슬롯을 구비한 변형된 그로밋 및/또는 도 5 내지 도 9에 제시된 바와 같은 하나 이상의 스프링 상의 코팅 구성을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한 이해할 수 있는 바와 같이, 도 10에 제시된 플랩 플레이트 및 플레이트 슬롯 구성은 선택적으로 도 16 및 도 17에 제시된 그로밋에서 사용될 수 있다. 또한 이해할 수 있는 바와 같이, 도 11 및 도 12에 제시된 시일은 선택적으로 도 16 및 도 17에 제시된 그로밋에서 사용될 수 있다. 또한 이해할 수 있는 바와 같이, 도 13 내지 도 15에 제시된 시일 라이너는 선택적으로 도 16 및 도 17에 제시된 그로밋에서 사용될 수 있다.
도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 토크 유지 장치(10)는, 캐리어로부터 연장되는 복수 개의 지형부(813, 814, 815, 816)를 갖는 캐리어(812)를 포함할 수 있다. 지형부(813, 814, 815, 816)는 각각 내부에 스프링 장치(822)를 장착하기 위해 지형부를 관통하는 보어 구멍을 포함할 수 있다. 캐리어에 있는 지형부의 개수는 비한정적이다. 일반적으로 캐리어는 복수 개의 지형부를 포함한다. 앞서 언급된 바와 같이, 복수 개의 스프링(842, 843, 844)은 수직방향 구성으로 정렬될 수 있고 각각의 보어 구멍 내에 유지될 수 있다. 도 18에 제시된 바와 같이, 지형부의 종방향 길이는 지형부들 사이에 있는 캐리어의 부분의 폭보다 크지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 비한정적인 일 구성에서, 지형부들 사이에 있는 캐리어의 부분의 최소 폭은 일반적으로 지형부의 종방향 길이의 70 % 미만이며, 통상적으로 지형부들 사이에 있는 캐리어의 부분의 최소 폭은 일반적으로 지형부의 종방향 길이의 50 % 미만이고, 더욱 통상적으로 지형부들 사이에 있는 캐리어의 부분의 최소 폭은 일반적으로 지형부의 종방향 길이의 30 % 미만이다.
도 18에 제시된 바와 같이, 2개의 지형부 사이에 있는 캐리어의 부분은 대체로 일정한 폭을 갖고, 아치형 형상을 갖지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 도 18에서 스프링 장치(822)는 지형부의 하부보다 지형부의 단부에 더 가깝게 위치하면서도 이 단부로부터 이격된 것으로 도시되어 있지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 각각의 지형부의 전방 단부는 일반적으로 아치형으로 성형되지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 적층된 스프링의 위치에서 지형부의 두께는 압축 및 로딩된(토크 인가된) 배향에 있을 때 적층된 스프링들의 조합된 높이 또는 두께와 동일하거나 또는 상기 높이 또는 두께보다 약간 작을 수 있지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 도 18 및 도 19에 제시된 스프링 장치의 재료, 구조 및 작동은 도 1 내지 도 15에 제시된 스프링 장치에서와 동일하거나 또는 대체로 동일하며, 이에 따라 여기서는 반복하여 언급되지 않는다. 도 18 및 도 19는 하나 이상의 O-링의 사용을 제시하고 있지 않지만, 도 18 및 도 19에 제시된 토크 유지 장치가 선택적으로 하나 이상의 O-링; 도 5 내지 도 8에 제시된 바와 같이 하나 이상의 O-링 슬롯을 구비한 변형된 캐리어 및/또는 도 5 내지 도 9에 제시된 바와 같은 하나 이상의 스프링 상의 코팅 구성을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한 이해할 수 있는 바와 같이, 도 10에 제시된 플랩 플레이트 및 플레이트 슬롯 구성은 선택적으로 도 18 및 도 19에 제시된 캐리어의 지형부에서 사용될 수 있다. 또한 이해할 수 있는 바와 같이, 도 11 및 도 12에 제시된 시일은 선택적으로 도 18 및 도 19에 제시된 캐리어의 지형부에서 사용될 수 있다. 또한 이해할 수 있는 바와 같이, 도 13 내지 도 15에 제시된 시일 라이너는 선택적으로 도 18 및 도 19에 제시된 바와 같은 캐리어의 지형부에서 사용될 수 있다.
도 16 및 도 18에 도시된 캐리어(712, 812)에 있는 개방 영역(즉, 불연속적인 둘레 형상)으로 인해, 한정하는 것은 아니지만, 기존의 파이프 시스템과 같은 기존의 시스템 주위에 캐리어(712, 812)를 설치하는 것이 가능하게 된다는 것을 이해할 것이다. 상기 캐리어는 2개의 파이프 섹션의 지형부들 사이에 위치설정되도록 구성될 수 있다. 대안으로, 상기 캐리어는, 2개의 파이프 섹션의 플랜지들 사이에 캐리어가 위치설정되지 않도록 파이프 섹션 주위에 그리고 파이프 섹션 플랜지에 이웃하게 위치설정될 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 파이프 섹션은 본 발명의 토크 유지 장치를 사용하기 위해 분리될 필요는 없다. 토크 유지 장치의 캐리어는, 2개의 파이프 섹션의 플랜지들이 함께 위치설정되어 유지되는 동안 파이프 섹션 중 하나의 주위에 간단하게 배치될 수 있다. 2개의 플랜지를 함께 연결하기 위해 사용되는 커넥터(예컨대, 볼트 및 너트, 스크루 등)는 플랜지에 있는 개구를 통해 그리고 토크 유지 장치에 있는 스프링 구멍을 통해 통과하게 되며, 이후에 조여진다. 파이프 섹션들을 분리시킬 필요 없이 그리고 파이프 섹션들의 플랜지들을 분리할 필요 없이 기존의 파이프 시스템에 대해 토크 유지 장치를 용이하고 편리하게 사용하기 위해 토크 유지 장치의 전술한 구성이 사용될 수 있다.
여기에 설명되는 캐리어는 금속 재료 또는 플라스틱 재료로 형성될 수 있다. 스프링 장치는 복수 개의 스프링으로서 설명된다. 도시된 바와 같은 스프링 장치는 각각의 적층체에 3개 또는 4개의 스프링을 포함하지만, 다른 개수의 스프링이 사용될 수도 있다. 스프링 적층체는 캐리어 내로 스냅 결합될 수 있지만, 다른 유지 구성(예컨대, 접착제, 멜트 본드, 땜납, 용접 비드, 후크 및 루프 패스너, 마찰 맞춤 등)이 사용될 수도 있다.
도면에 도시된 바와 같은 캐리어 및 스프링 적층체는 모놀리식 본체를 포함한다. 디스크 스프링의 스프링 작용은 각각의 볼트 아래에 집중된다는 것을 이해할 것이다. 캐리어의 두께는 권장되는 토크(ft.-lbs 단위)를 달성하기 위한 시각적인 단서를 제공한다. 캐리어의 재료는 필요한 화학적 내성과 파이프 시스템 및 플랜지 커넥터의 작동 온도를 충족시키도록 생성될 수 있다.
앞서 언급된 바와 같이, 디스크 스프링은 패스너 토크 정확도를 더욱 개선하기 위해 갤런트 방지제(anti-gallant), 윤활제, 또는 부식 방지 코팅으로 코팅될 수 있다. 추가적으로, 패너스 적층체는 파이프 내용물로부터 보호될 수 있으며, 즉, O-링, 각각의 스프링 적층체 주위의 가스킷, 개별적으로 보호되는 스프링, 전체 적층체 주위의 보호부, 디스크 스프링 외경을 부분적으로 둘러싸는 캐리어, 및/또는 평면으로부터 각각의 스프링 적층체를 둘러싸며 캐리어 내로 몰딩되는 하부 시일에 의해 파이프 내용물의 노출로부터 보호될 수 있다. 패스너 적층체의 전술한 보호수단 모두는 토크를 받을 때 밀봉을 위해 압축 가능하다.
토크 플랜지 커넥터는 일반적으로 화학물질 및 온도에 저항하는 모놀리식 본체라는 것을 이해할 것이다.
이에 따라, 이상의 설명으로부터 명확하게 되는 전술한 목적은 효율적으로 달성되며, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 전술한 구성에 어떤 변형이 행해질 수 있기 때문에, 이상에 포함되고 첨부 도면에 도시된 모든 대상은 예시적인 것으로 해석되어야 하며, 한정적인 방식으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명은 참조된 대안적인 실시예를 참고하여 설명되었다. 여기에 제시된 본 발명의 상세한 설명을 숙독 및 이해하면 변형 및 대안은 당업자에게 명확할 것이다. 본 발명은, 본 발명의 범위에 속하는 한, 이러한 모든 변형 및 대안을 포함하도록 의도된다. 후속 청구범위는 여기에서 설명된 본 발명의 일반적인 특징 및 구체적인 특징 모두, 그리고 문언적 대상으로서 본 발명에 속하는 것으로 언급되는 본 발명의 범위에 대한 모든 언급을 포괄하도록 의도된다.
10 : 토크 유지 장치
12 : 캐리어
13 : 캐리어의 표면
14 : 외측 둘레
16 : 중앙 개구
18 : 플랜지
20, 22, 24, 26 : 스프링 장치
30, 32, 34, 36 : 개구, 보어, 구멍 또는 스프링 구멍
42 : (디스크) 스프링

Claims (31)

  1. 제1 플랜지를 플랜지 연결 인터페이스(flange connection interface)에 함께 연결하기 용이하게 하기 위한 토크 유지 장치로서,
    제1 면 및 이 제1 면에 대향하고 제1 면으로부터 이격되는 제2 면을 갖는 캐리어로서, 이 캐리어의 둘레 주위에 이격 배치된 복수 개의 관통 스프링 구멍을 포함하는 것인 캐리어;
    상기 캐리어의 제1 스프링 구멍 내에 적층되는 제1 세트의 스프링으로서, 상기 제1 세트의 스프링은 제1 스프링 및 제2 스프링을 포함하며, 상기 제1 세트의 스프링에 속하는 각각의 상기 스프링은 이를 관통하는 제1 볼트를 수용할 수 있게 하기 위해 수직방향 구성으로 정렬되고 상기 제1 세트의 스프링에 속하는 상기 제1 스프링은 토크 인가 전 배향(pre-torque orientaion)에서 상기 캐리어와 비-동일 평면이 되도록 구성되며, 상기 제1 세트의 스프링에 속하는 복수 개의 상기 스프링은, 로딩되어 토크가 인가되는 배향에서는 상기 캐리어와 동일 평면이 되도록 구성되고, 상기 제1 세트의 스프링의 상기 제1 스프링은 상기 제1 세트의 스프링의 상기 제2 스프링 위에 적층되며, 상기 제1 세트의 스프링의 상기 제1 스프링의 상위면은 상기 토크 인가 전 배향에서 상기 캐리어의 상기 제1 면 위에 위치하고, 상기 제1 세트의 스프링의 상기 제1 스프링 및 상기 제2 스프링은, 상기 로딩되어 토크가 인가되는 배향에서 상기 제1 세트의 스프링의 상기 제1 스프링의 상기 상위면이 상기 캐리어의 상기 제1 면을 향해 하방으로 이동하게 될 수 있도록 구성되는 것인 제1 세트의 스프링;
    상기 캐리어의 제2 스프링 구멍 내에 적층되는 제2 세트의 스프링으로서, 상기 제2 세트의 스프링은 제1 스프링 및 제2 스프링을 포함하며, 상기 제2 세트의 스프링에 속하는 각각의 상기 스프링은 이를 관통하는 제2 볼트를 수용할 수 있게 하기 위해 수직방향 구성으로 정렬되고 상기 제2 세트의 스프링에 속하는 상기 제1 스프링은 토크 인가 전 배향에서 상기 캐리어와 비-동일 평면이 되도록 구성되며, 상기 제2 세트의 스프링에 속하는 복수 개의 상기 스프링은, 로딩되어 토크가 인가되는 배향에서는 상기 캐리어와 동일 평면이 되도록 구성되고, 상기 제2 세트의 스프링의 상기 제1 스프링은 상기 제2 세트의 스프링의 상기 제2 스프링 위에 적층되며, 상기 제2 세트의 스프링의 상기 제1 스프링의 상위면은 상기 토크 인가 전 배향에서 상기 캐리어의 상기 제1 면 위에 위치하고, 상기 제2 세트의 스프링의 상기 제1 스프링 및 상기 제2 스프링은, 상기 로딩되어 토크가 인가되는 배향에서 상기 제2 세트의 스프링의 상기 제1 스프링의 상기 상위면이 상기 캐리어의 상기 제1 면을 향해 하방으로 이동하게 될 수 있도록 구성되는 것인 제2 세트의 스프링
    을 포함하며, 상기 캐리어와 동일 평면으로 복수 개의 상기 스프링을 정렬시키는 것은 적절한 토크 힘을 지시하는 것이고, 상기 제1 세트의 스프링 및 상기 제2 세트의 스프링의 상기 제2 스프링의 상위면은, 상기 제1 세트의 스프링 및 상기 제2 세트의 스프링이 토크 인가 후 배향(post-torque orientation)으로 있을 때 상기 캐리어의 상위면 아래에 위치하는 것인 토크 유지 장치.
  2. 제1항에 있어서, 복수 개의 상기 스프링은 디스크 스프링인 것인 토크 유지 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 세트의 스프링 및 상기 제2 세트의 스프링에 속하는 모든 상기 스프링은 상기 토크 인가 전 배향에서 상기 캐리어와 비-동일 평면인 것인 토크 유지 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 세트의 스프링 및 상기 제2 세트의 스프링에 속하는 상기 스프링 중 적어도 하나는 코팅을 포함하는 것인 토크 유지 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 캐리어는, 상기 캐리어의 상기 스프링 구멍들 중 적어도 하나의 둘레 주위에 O-링을 포함하며, 상기 O-링은 적어도 하나의 스프링 구멍 주위에 시일(seal)을 형성하기 용이하게 하도록 구성되는 것인 토크 유지 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 캐리어는, 상기 제1 세트의 스프링 및 상기 제2 세트의 스프링 중 적어도 하나의 세트의 스프링에 속하는 제2 스프링 중 적어도 하나가 상기 토크 인가 전 배향으로부터 상기 로딩되어 토크가 인가되는 배향으로 이동할 때, 상기 제1 세트의 스프링 및 상기 제2 세트의 스프링 중 적어도 하나의 세트의 스프링에 속하는 제2 스프링 중 적어도 하나의 둘레 에지의 하방 이동을 제한하기 위해 상기 캐리어의 상기 스프링 구멍 중 적어도 하나에 적어도 부분적으로 삽입되는 플랩 플레이트(flap plate)를 포함하는 것인 토크 유지 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 캐리어는 상기 캐리어의 중심으로부터 외측을 향해 연장되는 복수 개의 지형부(finger)를 포함하며, 제1 지형부는 상기 제1 세트의 스프링을 포함하는 상기 스프링 구멍들 중 하나를 포함하고, 제2 지형부는 상기 제2 세트의 스프링을 포함하는 상기 스프링 구멍들 중 하나를 포함하는 것인 토크 유지 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1 그로밋(grommet)
    을 포함하며, 상기 제1 그로밋은 상기 스프링 구멍들 중 하나의 스프링 구멍에 위치하고 이 스프링 구멍에 연결되며, 상기 제1 그로밋은, 상기 제1 그로밋의 내부 캐비티(interior cavity) 내에 위치하는 상기 제1 세트의 스프링 및 상기 제2 세트의 스프링 중 적어도 하나의 세트의 스프링을 포함하는 것인 토크 유지 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스프링 구멍 중 하나에 위치하는 가요성 시일(fexible seal)
    을 포함하며, 상기 스프링 구멍 내의 상기 가요성 시일은 상기 제1 세트의 스프링 및 상기 제2 세트의 스프링에 속하는 복수 개의 상기 스프링과 맞물리고, 상기 스프링의 외측 둘레 에지와 상기 스프링 구멍의 내측 벽면 사이에 위치하며, 상기 제1 세트의 스프링 및 상기 제2 세트의 스프링에 속하는 상기 스프링은, 상기 스프링이 상기 토크 인가 전 배향으로부터 상기 로딩되어 토크가 인가되는 배향으로 이동할 때 상기 가요성 시일이 변형되도록 하는 것인 토크 유지 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스프링 구멍은 비-평면형 내측 표면을 갖는 것인 토크 유지 장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 캐리어는 가요성이며, 상기 캐리어가 파이프 주위에 설치될 수 있도록 하는 측면 슬롯을 포함하는 것인 토크 유지 장치.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 세트의 스프링 및 상기 제2 세트의 스프링은 각각 수직방향으로 적층된 적어도 2개의 스프링을 포함하는 것인 토크 유지 장치.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 총 높이는 제1 세트의 스프링 및 제2 세트의 스프링 각각에서의 제1 스프링 및 제2 스프링의 조합된 높이이며, 상기 로딩되어 토크가 인가되는 배향에서의 상기 제1 세트의 스프링의 상기 총 높이는 상기 제1 세트의 스프링 주위의 상기 캐리어의 부분의 두께 이하이며, 상기 로딩되어 토크가 인가되는 배향에서의 상기 제2 세트의 스프링의 상기 총 높이는 상기 제2 세트의 스프링 주위의 상기 캐리어의 부분의 두께 이하인 것인 토크 유지 장치.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 세트의 스프링 및 상기 제2 세트의 스프링 각각은 상기 제1 세트의 스프링 및 상기 제2 세트의 스프링의 외측 둘레 주위에 코팅을 포함하는 것인 토크 유지 장치.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 캐리어는 연속적인 둘레 형상을 갖는 것인 토크 유지 장치.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 캐리어는 불연속적인 둘레 형상을 갖는 것인 토크 유지 장치.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 캐리어는 일 부품 캐리어(one-piece carrier)인 것인 토크 유지 장치.
  18. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 캐리어는 상기 캐리어의 둘레 주위에 등간격으로 마련되는 복수 개의 스프링 구멍을 포함하는 것인 토크 유지 장치.
  19. 제1항 또는 제2항에 있어서, 복수 개의 상기 스프링은 금속으로 제조되는 것인 토크 유지 장치.
  20. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스프링 중 적어도 하나는 복수 개의 상기 스프링 구멍 각각에 장착되며, 상기 스프링 구멍은 각각 수직방향으로 적층된 적어도 2개의 스프링을 포함하고, 각각의 스프링은 토크 인가 전 상태에서 볼록한 배향을 나타내며, 각각의 스프링은 토크 인가 후 상태에서 평면적 배향을 나타내는 것인 토크 유지 장치.
  21. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 캐리어는 각각의 스프링 구멍의 하위 에지에 위치하는 플랩 플레이트(flap plate)를 포함하는 것인 토크 유지 장치.
  22. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 캐리어는 각각의 스프링 구멍의 내측 벽 주위의 시일을 포함하는 것인 토크 유지 장치.
  23. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 로딩되어 토크를 받는 배향은, 상기 스프링을, 상기 캐리어와의 비-동일 평면 배향(non-coplanar orientation)으로부터 상기 캐리어와의 동일 평면 배향(coplanar orientation)으로 압축시키고, 상기 로딩되어 토크를 받는 배향은, 상기 스프링을 상기 캐리어와의 동일 평면 배향으로 정렬시키며, 원하는 볼트 토크 값에 관한 시각적 지시를 제공하는 것인 토크 유지 장치.
  24. 2개의 파이프 섹션의 플랜지들을 함께 연결하기 위한 방법으로서,
    a. 제1 플랜지를 구비한 제1 파이프 섹션을 마련하는 단계,
    b. 제2 플랜지를 구비한 제2 파이프 섹션을 마련하는 단계,
    c. 제1항 또는 제2항에 따라 형성된 토크 유지 장치를 제공하는 단계로서, 상기 토크 유지 장치의 상기 스프링은 상기 토크 인가 전 배향으로 있는 것인 단계,
    d. 상기 제1 플랜지에 이웃하게 상기 토크 유지 장치를 삽입하는 단계,
    e. 상기 제1 플랜지 및 상기 제2 플랜지를 통해 제1 볼트의 본체를 삽입하는 단계로서, 상기 제1 볼트의 상기 본체는 토크 유지 장치에서의 제1 세트의 스프링, 상기 제1 플랜지에 있는 제1 볼트 개구 및 상기 제2 플랜지에 있는 제1 볼트 개구를 통과하도록 하는 것인 단계,
    f. 상기 제1 플랜지 및 상기 제2 플랜지를 통해 제2 볼트의 본체를 삽입하는 단계로서, 상기 제2 볼트의 상기 본체는 토크 유지 장치에서의 제2 세트의 스프링, 상기 제1 플랜지에 있는 제2 볼트 개구 및 상기 제2 플랜지에 있는 제2 볼트 개구를 통과하도록 하는 것인 단계, 및
    g. 상기 제1 플랜지 및 상기 제2 플랜지가 함께 당겨지도록 그리고 상기 제1 세트의 스프링 및 상기 제2 세트의 스프링에 속하는 상기 스프링이 상기 로딩되어 토크를 받는 배향으로 이동하게 하고 상기 제1 세트의 스프링 및 상기 제2 세트의 스프링에 속하는 복수 개의 스프링이 상기 캐리어와 동일 평면이 되도록, 상기 제1 볼트 및 제2 볼트의 단부에 너트를 체결하고 너트를 조이는 단계로서, 상기 제1 세트의 스프링 및 상기 제2 세트의 스프링 각각에 속하는 상기 스프링 중 적어도 하나를 상기 캐리어와 동일 평면이 되도록 정렬시키는 것은 적절한 토크 힘을 지시하며, 상기 제1 세트의 스프링 및 상기 제2 세트의 스프링이 상기 토크 인가 후 배향에 있을 때 상기 제1 세트의 스프링 및 상기 제2 세트의 스프링의 상기 제2 스프링의 상위면은 상기 캐리어의 상위면 아래에 위치하는 것인 단계
    를 포함하는 방법.
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