KR20040075874A - 텔레스코프관 로킹 장치 및 제어 방법 - Google Patents

텔레스코프관 로킹 장치 및 제어 방법 Download PDF

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KR20040075874A
KR20040075874A KR10-2004-7008971A KR20047008971A KR20040075874A KR 20040075874 A KR20040075874 A KR 20040075874A KR 20047008971 A KR20047008971 A KR 20047008971A KR 20040075874 A KR20040075874 A KR 20040075874A
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stopper
locking segment
brake
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KR10-2004-7008971A
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윌리엄더블유.4세 홈스
코프랜드다니엘에이.
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유나이티드 스테이츠 파이프 앤 화운더리 컴퍼니 인코퍼레이티드
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Abstract

두개의 관 길이를 연결하기 위해 사용되는 로킹 세그먼트는 축을 중심으로 회전하는 브레이크를 제공하는 힐을 반경방향으로 확장되도록 구비한다. 고리형 트로프안으로 상기 브레이크를 일치시킴으로써, 즉, 두 벽 사이에 그것을 위치시킴으로써, 상기 세그먼트의 회전은 상기 두 벽들 사이에 상기 브레이크 둘러쌈으로써 점들까지만 단지 계속될 수 있다. 상기 회전이 상기 세그먼트가 상기 마개를 관통할만큼 충분하게 큰 반경방향 내부 힘을 갖는 마개상에서 지탱할 수 있도록 하기 전에 추진압이 증가함에 대하여 상기 세그먼트의 회전은 정지될 수 있다.

Description

텔레스코프관 로킹 장치 및 제어 방법{LOCKING DIVICE AND METHOD FOR SECURING TELESCOPED PIPE}
추진력(thrust force), 지구 운동, 및 관 상에 가해지는 외부 기계력에 의해, 산업은 설비 이후에 관의 인접한 길이 사이의 연결을 유지하는 문제에 관심을 집중하고 있다. 이 관심의 결과는 이 기술분야에서 알려진 접근 및 다른 해결책에 제시되어 있다. 이 해결책들의 대다수는 "푸쉬-온(push-on)"조인트 또는 "기계적 조인트" 중의 어느 하나로 분류될 것이다.
푸쉬-온 해결책은 미국특허 제 2,953,398호에 의해 예시되고, 스트레이트-런(straight-run) 관 연결의 대다수가 설명된다. 통상적인 형태에서, 관의 마개 끝은타이트하게 꼭맞는 가스캣(gasket)을 지나 다른 관의 벨(bell) 끝으로 슬라이드된다. 상기 푸쉬-온 조인트의 진동은 Miller에 의한 미국특허 제 2,201,372호에 의해서 증명되고, 이는 상기 벨의 특정 립(lip)안에 꼭맞는 압축 스냅-링(snap-ring)을 사용하고, 로킹 세그먼트상으로 압력을 가하고 그리고나서 추진력에 대항하여 조인트의 이탈을 방지하기 위해 그것들을 상기 마개안으로 구동시킨다. 마찬가지로, Barr에 의한 미국특허 제 3,445,120호는 일반적으로 배치되어 그 안에 완전히 케이스된 강화 세그먼트를 갖는 가스캣을 사용하고, 상기 가스캣은 로킹 및 자유 위치 사이에서 회전될 수 있다. Barr 가스캣이 추출력하에서 회전할때, 결국 그것은 회전에 대해 압축되는 강화면에서 부딪히게 되고, 상기 회전이 끝나고 조인트의 이탈이 방지된다.
이탈방지 푸쉬-온 조인트의 다른 예들은 미국특허 제 5,295,697호; 제 5,464.228호; 및 제 5,067,751호에 개시된다. 그러한 참조들에서 상기 연결의 고정은 상기 마개를 사용하는 가스캣 내에 로킹 세그먼트 또는 웨지(wedge)에 의해 이루어진다. 상기 로킹 세그먼트는 상기 벨 상에 고리형 리브(annular rib)와 일치하는 홈을 갖고, 상기 리브는 로커(rocker) 또는 캠(cam), 또는 어떤 운동동안 웨지로서 작용한다. 상기 벨 안으로 상기 마개의 삽입동안, 상기 세그먼트는 리브위에서 회전하고, 그러나 상기 리브 및 홈이 일치됨에 의해서 뚜렷한 직선 운동은 방지된다. 상기 마개, 캠으로서 작용하는 상기 리브의 제거를 위한 반대력을 경험함에 따라, 축으로서 상기 리브상에 피벗되기위한 세그먼트를 야기시키고 반경방향 내부압을 가하며 상기 세그먼트를 상기 리브를 지나 슬라이드시킨다.
이 발명은 일반적으로 관(pipe)의 길이들 사이, 또는 관들과 피팅(fitting)들 사이의 연결에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 과-회전 및 마개(spigot)의 관통을 방지하기 위한 자체-브레이크(brake)인 로킹 세그먼트(locking segment)를 사용하면서 이탈방지조인트(restraining joint) 형상으로 관의 두 길이들을 연결하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 관의 벨 안에서, 응력이 없는 위치에서의 로킹 장치 및 가스캣 단면을 그림으로 보여준다(마개가 없을때, 마개 위치를 점으로 된 가로선으로 표시).
도 2는 본 발명의 세그먼트의 일 실시예를 근접한 측면에서 상세하게 도시하고 있다.
도 3은 삽입운동동안 마개 세그먼트가 있을때 본 발명의 로킹 장치 및 가스캣의 횡-단면을 도시하고 있다.
도 4는 본 발명하에서 잠겨진 관 조인트의 도면이고, 다음 삽입 및 추출 배분, 여기서 상기 세그먼트는 추출을 방지하기 위해 마개와 완전히 결합된다.
도 5는 본 발명에서 가스캣이고, 깊숙히 박힌 세그먼트의 위치에서 횡-단면 형상을 보여준다.
이탈방지조인트에서 사용하기 위한 로킹 세그먼트는 상기 벨의 두 표면사이에 둘러싸임으로써 과-회전 및 상기 삽입된 마개의 침투를 방지하고, 그래서 상기 마개 상으로 침투될 수 있는 압력에 도달하는 위치 전에 회전이 제한된다. 그것을 위해 상기 세그먼트는 효과적인 로킹 각도로 회전할 수 있고, 회전에 따라 상기 세그먼트가 상기 관 안으로 걸림으로써 반경방향 힘이 증대된다. 상기 둘러싸임에 의해 바람직하게 최대 이상의 회전을 방지하고, 상기 마개 상에 상기 세그먼트에 의해 가해진 반경방향 힘 사이 관계의 그래프, 경험된 상기 추진력에 의해 일반적으로 추진력이 증가함에 따라 반경방향 힘이 증가함을 알 수 있고, 그러나 이는 오직 주어진 점 까지이다. 그 점에서, 상기 반경방향 힘을 나타내는 라인은 실질적으로 플래토우(plateau)를 만들수 있다. 재료 및 형상의 선택에 의해서, 상기 플래토우는 마개 침투 값 아래 고정될 것이다.
다음에서 언급될 본 발명의 목적은 단지 대안적이고 예시적인 목적이고, 본 발명의 예에 대한 요구, 또는 달성된 목적들이 전체적으로 기재된 것은 아니다.
앞서 설명된 바와 같이, 이 발명의 예시 및 비한정적인 대안적인 목적은 추진력이 증가하는 것과 같은 반경방향 내부 압력의 제한되지 않는 증가 또는 과-회전을 방지하지 위해 자체-브레이크 상태하에 잡을 수 있는 로킹 세그먼트를 제공하고,
또 예시 및 비한정적인 대안적인 목적은 조인트를 제공하는데 있고, 여기서 로킹 세그먼트는 반경방향 내부 압력안으로 추진력의 일부분을 선택적으로 전향시킬 수 있고, 최대 반경압력 이상에서 그 이후로는 추진력이 증가함에 의해 영향 받지 않는다.
또한 예시 및 비한정적인 대안적인 목적은 상기 벨 안에 반대 축 힘으로 추진력을 분배함으로써 마개의 추출에 반대되는 조인트를 제공하는데 있고, 벨 및 마개 사이에 반경방향 힘은 최대를 갖고, 이는 상기 마개가 작용하지 않는 힘의 크기 이하이다.
또한 예시 및 비한정적인 대안적인 목적은 상기 마개의 과-침투를 방지하는 효과적인 이탈방지조인트를 제공하는데 있다.
상기 목적들 및 장점은 청구항에서 정의된 것을 제외하고는, 본 발명의 사상 및 실행예에 대해 전체적이거나 또는 개별적이거나 포괄적이지 않는다. 본 발명의 다른 또는 대안적인 목적들 및 이점들은 본 발명의 다음 설명들로부터 이 기술분야에서 통상의 지식을 갖는자는 용이하게 알 수 있게 될 것이다.
다음은 본 발명의 일 실시예의 예시적 설명을 다수의 다양한 측면에서 상세하게 하기로 한다. 이 기술분야에서 통상의 지식을 갖는자는 본 명세서에서 제공된 특별한 것들을 예시적인 실시예를 가지고 본 목적을 보여주기 위한 것으로 이해할 것이고, 이는 본 발명 또는 청구항의 범위를 제한하지 않을 것이다. 본 명세서에서 "관"을 참조하여, 본 발명에 관하여 임의의 관 길이, 기계, 피팅, 연결, 또는 어떤 다른 연결된 또는 연결될 수 있는 장치 또는 요소로 칭해지는 것이 사용될때 이들은 동일한 것으로 이해될 것이다.
도 1 및 도 2에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 상기 로킹 세그먼트 1는 상기 벨 또는 마개의 형태로 변화시킬 필요없이, 고리형 트로프(trough) 47 형상인, 또한 키퍼 홈(keeper groove)으로 알려진 가스캣 시트를 갖는 어떤 표준 푸쉬-온 벨 안에 적합한 형상인 가스캣 30 안에 최상적으로 적합하게 구성된다. 대안적으로, 본 발명의 상기 로킹 세그먼트 1 는 고리형 트로프 47는 조립된 조인트가 존재하는 한, 오히려 캐스트 벨 립(cast bell lip) 44보다 추진 링(thrust ring) 또는 눌림쇠 플라워(gland follower)를 갖는 기계적 조인트로 사용될 수 있다. 본 발명의 정신에서, 비-표준 벨 형상은 청구항에서 포함되기 위해 구성될 수 있다.
도 1을 보면, 이 기술분야에서 이해되듯이, 통상적인 벨 형상(표준 또는 비-표준)이 상기 벨 관의 내부 직경 플로우-영역에 비교하여 증가된 내부 직경을 갖는 상기 벨 40의 소켓 영역을 최소로 나타낼 것이다. 벨 립 44는 일반적으로 반경방향으로 확장되고, 상기 벨의 외부 가시적 면으로 제공된다. 상기 벨 립 44의 축방향 내부로 운동은, 삽입방향에서(화살표64로 보여짐), 상기 벨40은 상기 마개 70를 수용하고 일치하는 공동(cavity)을 갖는다. 조립되는 작동에서, 마개 70의 삽입다음에, 상기 공동은 상기 마개 및 상기 공동 경계 45사이에서 고리형 갭(annular gap) 60으로 형성될 것이고, 실시예에서 보여지는 상기 공동 경계 45는 일반적으로 상기 벨의 실린더형 내부벽으로 표현되고, 그러나 역시 리지(ridge), 리브, 가스캣 리테이너(gasket retainer), 스텝(step), 다양한 반경방향 깊이, 및 도 4에서 나타나는 바와 같이 가스캣 압축 리브 48과 같은 다른 실린더형 성질을 가질 것이다.
상기 공동 경계 45에 더하여, 상기 벨 40의 도시된 내부 형상은 고리형 트로프 47을 구비하고, 가스캣 또는 다른 재료를 실링하기 위해 도시된 형상으로 정렬된다. 이 고리형 트로프 47은 보여진 실시예에서 나타나는 바와 같이(도 1)벨 립 40의 내부 측에 인접하여 즉시 위치될 수 있고, 또는 공동 경계 45를 두개의 축으로 분리된 부분으로 분할할 수 있다. 이 고리형 트로프 47는 트로프 종단 42에 의해서 반경방향 맨가장자리에 경계를 짓게 되고, 도면에서 보여지듯이 실린더형일 수 있고, 또는 다른 기하학적 형상일 수 있고, 그리고 도면에서 제 1벽 43 및 제 2벽 41로 각각 도시된 바와 같이 제 1 내부 표면 및 상기 제 1 내부 표면의 반대편의 제 2 내부 표면의 축방향 내부 및 외부 측으로 경계짓게 된다. 트로프 제 1 벽 43 및 제 2벽 41은 상기 요약에서 또는 이하에서 더 상세하게 설명된 둘러싸인 브레이킹 효과를 보강할 수 있는 능력으로부터 떨어지지 않는 한, 일반적으로 반경방향으로 확장되고, 굴곡되고 경사진 기하학형상을 가질 수 있다. 도 1에서 도시된 바와 같이, 상기 제 2 벽 41은 조립동안 삽입 받침대 46으로 제공된 숄더에서 공동 경계 45와 이어지고, 그러나 마개 70의 추출운동 동안 힘을 지탱하지 못하고 세그먼트 1상의 반경방향 내부 캠-형 영향도 존재하지 않는다. 특히, 보여진 실시예에서 상기 세그먼트 1는 상기 벨 립 44의 방향에서 전체로서 실질적으로 상기 세그먼트 1의 직선상 운동을 방해하는 고리형 트로프 47의 외측 반경방향 외부 돌출 표면을 구비하지 않는다.
상기 고리형 트로프 47 및 상기 공동 경계 45의 내부로 더 이동하여, 상기 벨 40은 틈의 낮은 구역으로 상기 벨 40의 내부 형상을 나아가는 숄더 52를 구비한다. 이 기술분야에서 이해될 수 있듯이, 이 숄더는 상기 마개 70의 더 이상의 삽입의 멈추개로서 작동된다.
이제 도 5를 보면, 본 발명에서 사용되기 위한 가스캣 30의 일 실시예가 도시된다. 이 기술분야에서 알수 있듯이, 도시된 가스캣 30은 유체 누출에 대항하여 실링하기 위한 벌브 32의 형상이다. 이 끝에서, 상기 가스캣은 가스캣 30이 적합한 위치에서 그것의 외부 직경 근사치 또는 벨 40의 내부 직경보다 더 크게 링을 보충할 수 있다. 이 벌브는 탄력적일 수 있고 또는 탄력성 및 압축성을 고려한 크기로된 다른 탄성력있는 재료일 수 있다. 상기 조인트의 작동에서, 상기 가스캣 30이 상기 조인트를 실링할 것이라면, 상기 마개 70와 상기 벨 40사이에 단지 약간의 압축하에 상기 고리형 갭 60 안에 적합한 크기로 되어야 할 것이다. 특히, 임의로 주어진 마개 70에 대해, 가스캣 30은 상기 마개 70의 외부 직경보다 약간 더 작은 내부 직경을 가질 것이다. 따라서, 벨 40안으로 마개 70의 삽입은 공동 경계 45에 대하여 가스캣 30을 압축하기 충분한 힘을 가하는 것이 요구될 것이다. 상기 벌브 32에 더하여, 가스캣 30은 리테이너 힐(retainer heel,31)을 가지고, 가스캣 30이 벨 40안에 설비될때 그런 방법으로 고리형 트로프 47와 일치하는 형상이고, 리테이너 힐 31은 고리형 트로프 47내에 적합하고 벌브 32에 배치되어서 가스캣 30은 적절하게 방향을 맞춘다. 통상적으로, 필수적이지는 않더라도, 리테이너 힐은 벌브 32의 그것보다 더 높은 듀로미터(durometer)의 엘라스토머(elastomer)로 구성된다. 본 기술분야에서 이해될 수 있듯이, 이것은 벌브 32가 바람직하게 충분히 실링되기 위해 압축 및 유연성을 가져야 하기 때문이고, 한편 리테이너 힐 31의 증가된 단단함은 마개 70의 축방향 운동에 불구하고 고리형 트로프 47내에 일치된 채 남기 위해 상기 리테이너 힐 31이 허용될 수 있다.
실링에 더하여, 가스캣 30은 조립동안 바람직한 방향의 범위내에서 로킹 세그먼트 1로 유지된다. 그래서 상기 가스캣 30은 본 발명의 정신내에 들기 위해 실링 기능을 충분하게 수행하는 것이 필수적으로 필요하지는 않음을 이해할 수 있을 것이다. 보여지는 실시예 및 이 설명의 상기 리테이너에서 상기 가스캣 30이 실링기능을 제공하는데 충분하더라도, 본 발명자는 일 대안적인 실시예의 정신과 범위내에서, 조립동안 바람직한 방향의 범위에서 상기 도시된 가스캣 30이 간단하게 바디 배치, 또는 리테이너, 로킹 세그먼트 1을 잡기위한 작동을 대신할 수 있다는 것을 알 수 있다. 이러한 대안에서, 상기 가스캣 30은 실링 성질을 가지거나, 또는 페리미터(perimeter)에 대해서 지속적일 필요가 없다. 이러한 대안에서 상기 리테이너가 상기 로킹 세그먼트 1을 반경방향 외부로 자극하는 와이어(wire) 또는 스냅 링이 되는 것이 가능하다.
이제 도 2에서, 로킹 세그먼트 1의 일 실시예는 설명된다. 도시된 로킹 세그먼트 1의 설명에서 방향 및 방위를 참조하여 도 1에서 보여지듯이 벨 40이 설치됨에 따라 상기 로킹 세그먼트 1의 방위가 정해진다. 로킹 세그먼트 1는 일반적으로 설명 목적에 따라 제 1 부분, 또는 브레이크 12, 및 제 2 부분, 또는 토(toe,13)로 나눠질 수 있다. 브레이크 12는 토 13의 반경방향 외부로 확장된다. 토 13은 적어도 추출 방향의 마개 70 운동에 따라 마개 70와 결합되도록 구성된다. 이 결합을 돕기 위해, 도시된 토 13는 웨지 또는 삼각형 형상이고, 그것의 반경방향 내부로 적어도 하나의 톱니 7를 갖는 톱니면으로서 바닥 9를 가지며, 이는 마개 70의 표면을 침투하기에 충분히 단단한 재료로 구성된다. 보여지는 실시예에서, 바닥 9의 반대편 토 13의 반경방향 외부측 상부 8은 톱니 또는 돌출부 또는 확장부가 없고, 공동 경계 45와 저항력있게 만나거나 충돌하고, 회전할 수 있다. 도시된 바와 같이 상부 8은 전환점 6에서 축방향 내부 힐 측 14로 이어진다. 유사하게, 바닥 9는 브레이킹 엘보(braking elbow, 2)에서 브레이크 12의 축방향 외부 측으로 이어진다. 외부 측 11 및 내부 측 14는 일치면 10에 의해서 반경 맨가장자리에서 연결된다. 보여지는 실시예에서, 내부 측 14에서 일치 면 10까지 변화는 또한 전방 브레이크 3에 알맞고, 그것이 이하 설명으로부터 이해될 것이지만 상기 전방 브레이크 3은 필수적으로 내부측 14와 일치면 10의 교차점에 있을 필요는 없다(예를 들어, 내부 측 14의 중간에서 돌출부 또는 요지일 수 있고, 또는 기능적으로 유사한 대안적인 위치에 적용될 수 있다). 유사하게, 도시된 실시예는 외부 코너 4 가까이 외부 측 11 부분에 위치된 삽입 브레이크 5를 특징으로 하고, 상기 삽입 브레이크 5와 외부코너 4가 일부 실시예에서 일치하더라도, 사실은 도시된 실시예에서 상기 외부 코너 4는 약간의 각도로 삽입 브레이크 5의 삽입 브레이킹 기능을 수행할 수 있다. 도시된 실시예에서, 세그먼트 1은 적절하게 120도와 170도 사이에서 상기 토와 상기 힐 사이 각도를 나타낸다.
도 1로부터 볼 수 있는 바와 같이, 브레이크 12는 적어도 부분적으로 고리형 트로프 47내에 가스캣 30(또는 가스캣 30의 위치에서 사용되는 다른 리테이너)에 의해서 유지되고, 로킹 세그먼트 1의 일부 방위에서 상기 마개 70 및 톱니 7사이에서 접촉이 허용되기 위해 상기 고리형 트로프 47의 외부로, 및 반경방향 내부로, 확장되는 적어도 토 13의 일 부분을 구비한다. 상기 도면은 고리형 트로프로부터 확장되는 토 13을 갖는 실시예를 보여주는 동시에, 본 발명의 범위내에서 상기 토 13가 마개 70을 갖고 저항력있게 접촉될 수 있는 한, 상기 벨 40 또는 상기 마개 70의 대안적인 형상에 의하든지 아니든지, 토 13의 모든 부분을 구비하는 상기 로킹 세그먼트 1이 몇몇의 대안적인 실시예에 속할 수 있음을 보여준다. 출원의 용이를 위하여 마개들 70 및 벨들 40의 넓은 범위는 이미 시장에 존재하는 것이고, 본 발명자는 오히려 마개의 특별한 형상에 의지할 수 있는 일 실시예보다, 마개 70을 만나기 위해 고리형 트로프 47로부터 확장되는 토 13을 갖는 특정 실시예를 보여준다.
조립에서, 로킹 세그먼트 1는 가스캣 30으로 주조되거나 또는 삽입되고, 도5의 단면도로부터 볼 수 있는 바와 같이, 상기 로킹 세그먼트 1의 브레이크 12가 가스캣 30의 상기 리테이너 힐 31안으로 확장된다. 도시되지 않더라도, 상기 브레이크 12는 리테이너 힐 31안으로 확장될 수 있는 것에 더하여, 상기 리테이너 힐 31을 넘어서 확장될 수 있고, 그래서 상기 브레이크 12는 상기 리테이너 힐 31 외부로부터 볼 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 톱니 7는 상기 벌브의 침투를 허용하고 마개 70와 직접 접촉하기 위해 벌브 32의 표면 충분히 가까이 있을 것이다. 몇몇의 대안적인 실시예는 마개 70에서 톱니 7가 직접 접촉할 것을 촉진하거나 요구하지 않을 수 있다는 것은 이 기술분야에서 이해될 것이다. 그러한 경우에, 본 발명의 작동은 사실상 계속적일 수 있고, 적절한 변형이 상기 로킹 세그먼트 1 및 마개 70사이에 충분한 저항력을 제공하기 위해 필요하더라도, 특정 리브 또는 노치(notch)는 상기 마개 70로 형성된다. 로킹 세그먼트 1 및 마개 70 사이에 접촉 방식에 상관없이, 절대적으로 필요하지는 않더라도, 통상적으로, 다수의 로킹 세그먼트 1는 가스캣 30에 대하여 분산될 것이다. 도시된 실시예에서, 50-6 세그먼트 1은 30-6인치 직경 마개 70에 대하여 분산된다. 본 발명자의 경험은 본 발명이 이 기술분야에서 적어도 30 부터 60-4인치 까지 관들로 분야를 넘어 신속한 향상을 가져올 것을 제안한다; 본 발명은 더 작은 직경에 적용가능하고 뿐만 아니라 더 큰 직경에도 가능하고, 경험적으로 시험해보지 않더라도, 훌륭한 결과가 제공될 것이 기대된다.
상기 조립체에 더하여, 상기 가스캣 30은 벨 40내에 위치되고, 리테이너 힐31은 고리형 트로프 47로 일치하게 된다. 이 조립체 배열은 또한 적어도 부분적으로 브레이크 12가 고리형 트로프 47내에 있도록 할 것이고, 토 13가 상기 고리형 트로프 47의 외부로 및 상기 공동 49내로 확장되도록 할 것이다(즉, 마개 70가 있을때, 상기 고리형 갭 60). 이 방위에서, 마개의 추출 운동 이전에, 세그먼트 1은 정지 위치에 있다. 고리형 트로프 47에서 상기 리테이너 힐 31 의 존재는 축방향 변환에 대항한 위치에서 상기 가스캣 30을 고정시키려 하는 것이다. 몇몇의 실시예에서, 더욱이 상기 로킹 세그먼트 1는 이 고정을 더 촉진할 수 있다. 가스캣 30의 삽입 및 설치 다음으로, 마개 70는 상기 벨 40으로 화살표 방향 64으로 운동에 의해 삽입된다. 마개 70가 립 44를 통과할때, 그것은 가스캣 30과 접촉될 것이다. 삽입 압력에 따라, 마개 70는 가스캣을 축방향 안쪽으로 밀 것이고, 그러나 바디로서 가스캣 30은 고리형 트로프 47에서 리테이너 힐 31의 고정으로 인해 그러한 운동에 저항할 것이다. 결과적으로, 도 3에서 볼 수 있듯이, 벌브 32는 상기 고리형 갭 60내에서 압축된다. 이 압축이 다수의 효과를 갖는다는 것을 알 수 있을 것이다. 상기 효과 중 하나는 상기 고리형 갭 60을 통한 유체 흐름에 대항하여 상기 조인트의 실링이고, 상기 가스캣 30의 원주로 분배된 압력에 의해 상기 공동 49내에서 상기 마개 70가 비교적 중심에 있게 되는 것이다.
상기 가스캣이 압축될 때, 상기 로킹 세그먼트 1는 상기 토 13가 반경방향 외부로 움직이도록 회전할 것이고, 그러나 상기 고리형 트로프 47를 사용하는 힐 12은 제한된 범위의 반경방향 운동을 가짐을 이 기술 분야에서 입증될 것이다. 작동에서, 삽입동안 도시된 로킹 세그먼트 1는 삽입 받침점 46에 대항하여 회전하고, 회전축으로서 이 점에 대해 피벗된다. 삽입 받침점 46이 오른쪽-각도 숄더로 도시되더라도, 본 명세서에서 설명되고 청구되는 상기 조인트의 대안적인 실시예는 상기 공동 45로부터 반경 내부 방향으로 리브가 올라옴으로써, 또는 더 완만하고 또는 캠을 단 받침대 또는 다른 효과를 발생시키기 위해 공동 경계 45로부터 반경방향 외부로 우묵한 곳을 만든 로킹 세그먼트 1에 대한 예정된 위치에서 침하됨으로서 삽입 받침대 46가 형성될 수 있다는 것은 본 기술분야에서 통상의 지식을 갖는자들에 의해 이해될 것이다. 로킹 세그먼트 1은 상기 공동 49안에 상기 마개 70의 유입에 적합하도록 상기 로킹 세그먼트 1에게 상기 고리형 트로프 47 및 상기 고리형 갭 60안에서 충분한 회전 자유가 허용되도록 그런 일 방법으로 방향이 정해지고 구성된다. 특히 도시된 실시예에서, 상기 힐 12 및 상기 고리형 트로프 47의 가깝게 일치된 형상에 의해, 토 13의 반경방향 외부 회전은 그것이 삽입 받침대 46상에서 피벗될 때 삽입 브레이크 5(이는 외부 코너 4와 일치할 수 있다) 및 트로프 47의 벽 사이에 접촉에 의해서 제한 될 수 있다. 다른 이유들에 더하여, 상기 발명자는 삽입 상에 상기 로킹 세그먼트 1의 브레이킹 회전에 의해서 가능하게 된, 고리형 트로프 47에서 상기 가스캣 30의 강화된 유지의 장점을 갖기 위해 이 방법으로 상기 로킹 세그먼트 1을 도시한다. 도시된 형상은 마개 70의 표면의 분출부 또는 둥근 끌 없이 마개 70의 삽입을 허용하기 위해 충분한 회전을 허용한다. 몇몇의 출원에서, 사용자는 더 단단하게 꼭맞기를 바랄 수 있고, 심지어는 마개 70안으로 상기 톱니 7가 맞물리도록 둥근끌 또는 스크래핑(scraping)을 야기시킬 수 있다.
삽입 다음으로, 상기 벨 40 및 상기 마개 70의 분리를 수행하려는 추진력 및 다른 힘들은 통상적으로 벨 40에 관하여 상기 마개 70이 추출방향으로 움직이도록 한다(예를 들어 화살표 63의 방향을 따라). 가스캣 30의 벌브 32에 의해 가해지는 압력에 의해, 비록 직접 접촉하지는 않더라도, 톱니 7는 마개 70로 아주 근접할 것이다. 일 실시예에서, 톱니 7는, 가스캣 30의 비압축 상태에서, 이미 노출된다. 이 노출은 가스캣 30 표면으로부터 돌출됨으로써, 또는 상기 톱니들은 덮는 가스캣 재료의 부재와 협력하여 상기 표면 아래 약간 우묵한 곳을 만듦으로써 될 수 있다. 대안적인 실시예는 가스캣 30내에 약간 우묵하게 된 톱니 7를 나타내고, 가스캣 30의 압축에 따라 톱니 7의 깊이 및 위치가 톱니 7 및 마개 70사이에 결합되어 적응되는 한, 막 또는 압축될 수 있는 얇은 층 또는 재료로 덮인다. 도시된 형태에서, 로킹 세그먼트 1는 다수의 톱니 7들을 가지고, 이 팁들은 아치형 관계로 정렬된다. 상기 아치형 관계는 다양한 마개 70의 원주 또는 벨의 내부 직경에 불구하고 마개 70안으로 톱니를 맞물리게 하기위해 적어도 하나의 톱니 7의 능력을 강화시킨다. 이것은 더 큰 고리형 갭(자주 허용오차를 만들기때문에)이 조립에서 로킹 세그먼트 1가 더 큰 마개 70를 갖는 장치에서 존재하는 것보다 더 작은 예각 62을 향해 회전하도록 할 것이다. 톱니 7들의 주어진 상기 아치형 관계, 로킹 세그먼트 1의 그러한 회전에 따라 토 13의 끝에 가장 가까운 상기 톱니들은 마개 70과 접촉하여 회전하다. 직선이 임의의 두개의 인접한 톱니 7사이에 그려지기 때문에, 세그먼트 1의 회전은 고려되지 않고, 상기 아치형 형상은 마개와 접촉되기 위해 적어도 두개의톱니 7를 더 촉진한다.
상기 마개 70의 추출 운동에 관하여, 로킹 세그먼트 1은 마개 70을 따라 추출 방향으로 움직일 수 있을 것이고, 그러나 로킹 세그먼트 1의 전체 바디의 축방향 운동은 제 1 벽 43에 대항하여 브레이크 12의 압력에 의해서 방지된다. 그리고나서 로킹 세그먼트 1는 토 13가 마개 70를 향해 반경방향 내부로 움직이도록 회전한다. 보여진 실시예의 상기 로킹 세그먼트 1이 회전할때, 때이르게 묶이는 것을 방지하면서, 로킹 세그먼트 1의 부분이 고리형 트로프 47의 벽에 대항하여 위로 슬라이드되는 것을 허용한다. 로킹 세그먼트 1의 회전은 로킹 세그먼트1가 배치된 마개 70와 벌브 32 사이에 마찰때문에 마개 70과 톱니 7의 이전-존재 맞물림이 없을때, 야기된다. 이미 맞물리지 않는다면, 그러한 회전이 계속됨으로써, 톱니 7들은 마개 70의 표면을 파들어감으로써 마개 70와 맞물린다. 그래서 마개 70의 더 이상의 운동은 동시에 일어나는 토 13의 반경방향 내부로 회전을 일으킨다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 갖는자들은 마개 70상에 상기 축방향 추진압력들 사이의 관계가 상기 마개 70과 상기 로킹 세그먼트 사이 반경방향 내부힘으로 전달되는 과정에 의함을 이해할 것이다. 상기 관계의 동력특성은 증가된 맞물림, 또는 마개 70안으로 상기 압력이 증가될 때, 톱니 7들의 파들어감으로 결과된다. 적절하게, 이 증가되는 반경방향 압력은 유리하고, 더 큰 반경방향 압력과 그것에 의해 가해진 톱니 7들이 맞물림은 더 큰 축방향 추출력에 관하여 필요할 수 있다. 그러나 각각의 마개 70는 최대 입증될 수 있는 반경방향 압력 시초를 가질 것이고, 상기 로킹 세그먼트 1에 의해 가해진 상기 반경방향 압력은 상기 마개 70의 완전한 관통을 야기되거나 또는 만들어서, 그 결과 이어지지 않을 것임이 이해될 것이다. 아래 설명될 것 처럼, 벨 40과 일치하여 로킹 세그먼트 1의 배열은 본 발명에서 그러한 압력이 초과하는 것을 방지한다.
상기 로킹 세그먼트 1의 브레이크 12는 회전의 자유를 제한하는 방법에서 고리형 트로프 47안에 꼭맞게 된다. 반경방향 내부로 토 13의 회전에 따라, 상기 브레이크 12는 역시 회전된다는 것은 이해될 것이다. 고리형 트로프 47의 제한에 의해, 브레이크 12의 회전은 제 1벽 43과 제 2벽 41사이에 브레이크 12가 벽으로 둘러싸짐으로써 정지된다. 도시된 바와 같이, 상기 브레이크 엘보 2는 상기 제 1벽 43에 대항하여 벽으로 둘러싸이는 동안 힘이 가해지고, 상기 전방 브레이크 3은 세그먼트 1에 대한 브레이크가 걸린 위치로 결과되는 상기 제 2 벽 41에 대항하여 힘이 가해진다. 전방 브레이크 3 및 브레이킹 엘보 2가 브레이크 12의 외측 11 및 내측 14상에 종결점 형상으로 도시되나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다는 것을 알 수 있다. 전방 브레이크 3 및 브레이크 엘보 2 둘 중 하나 또는 둘 다는 각각의 측으로부터 돌출될 수 있고, 그것들이 회전에 관하여 제 1벽 및 제 2벽사이에 둘러싸일 수 있는 한, 모퉁이에 위치할 필요는 없다. 뿐만 아니라, 마개 및 벨 직경에서 주어진 다양함은 실제 세계 출원에서 경험되고, 브레이크 12의 회전이 제 1벽 및 제 2벽사이에 둘러싸이는 점을 야기시키지 못하는 한, 더 둥근 윤곽을 갖는 브레이크 12의 몇몇의 형상은 식별할 수 있는 정확한 전방 브레이크 3 또는 브레이킹 엘보 2를 구비하지 않을 수 있다. 이 벽으로 둘러싸임의 작동에 의해, 브레이크 12의 상기 회전은 정지되고; 차례로, 이제 증명될 것인바와 같이, 로킹 세그먼트 1전부의 회전은 정지된다(아마도, 로킹 세그먼트 1을 일으킬 수 있거나 또는 제 1벽 43 으로 또는 제 2벽 41으로 변형에 대해 제외). 로킹 세그먼트 1의 회전이 계속될 수 없을 때, 축방향 추진압의 증가에 불구하고, 마개 70상에 토 13에 의해 가해진 상기 반경방향 압력은 증가되지 않을 것이다. 대조적으로 회전 브레이크 메카니즘이 없을 때 기대될 수 있는 반경방향 압력에서 계속 증가된다. 본 발명은, 그래프로 나타낸다면, 마개 70가 작동하지않을 것으로 보이는 압력 이하에서 발생하도록 이 압력선은 플래토우를 야기시킬 수 있다.
도시된 바와 같이, 회전 브레이킹 수단에 의해서, 마개 70에 가해진 반경방향 내부 압력은 제한될 수 있다. 사실상, 벽으로 둘러싸이는 메카니즘은 여기서 마개가 없을때 바람직하게 그것의 최대 회전점에서 회전을 중지하기 위해 세그먼트 1을 야기할 것임을 알 수 있다. 아주 정확하게, 벽으로 둘러싸임에 의해서 반경방향 압력의 제한에 불구하고, 상기 시스템에서 힘은 결국 제로로 될 것이다. 사실상, 본 발명자는 상기 시스템은 동력적으로 충분하게 이 메카니즘은 실행에서 항상 또는 완전히 될 수 없는 다양함이 증가된다는 것이 인식되더라도, 벽으로둘러쌈으로 인해 외팔보(cantilever)는 마개 70상에 반경방향 압력으로 전달되지 않는 힘을 오프셋하기 위해 제 1벽 43으로 상기 로킹 세그먼트 1에 의해서 적용되는 축방향 힘을 증가시킨다고 믿는다(이론에 제한되지않고).
보여진 실시예에서, 상기 브레이크 12의 윤곽은 상기 고리형 트로프 47의 내부 윤곽에 상보적이다. 윤곽이 명백하게, 심지어는 매우 가까이 매치될 필요는 없다는 것은 앞서 한 설명 및 청구항을 참조하여 본 기술 분야의 통상의 지식을 갖는 자는 알 수 있을 것이고, 상기 브레이크 12는 최대 회전에 도달함에 따라 제 1벽 43 및 제 2벽 41사이에 벽으로 둘러싸임과 같은 방법으로 고리형 트로프 47내에 꼭맞게 된다. 이에 더하여, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자들은 상기 제 1벽 43 및 제 2벽 41은 그것들이 상기 고리형 트로프 47의 벽들로부터 식벽가능한 것처럼 설명되더라도, 상기 벽들은 흔들릴 수 있고, 또는 반경방향 이탈을 다양하게 할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 1은 벨 립 44의 내부면과 일치하는 제 1벽 43을 도시한다. 도시된 이 형태에 더하여, 브레이킹 엘보 2는 정확하게 제 2벽 41상에 존재하는 임의의 점보다 반경방향 내부로 확장되는 제 1벽 43의 일 부분안으로 외팔보로 받칠것이다. 벨 형태는 고리형 트로프 47로부터 오프셋되는 반경방향으로 확장된 벽을 가질 수 있다. 그러한 경우에, 제 1벽 43으로부터 축방향으로 오프셋되더라도, 상기 오프셋 반경방향 벽은 상기 제 1벽 43의 확장이 고려될 것이다.
도시된 실시예에서, 상기 로킹 세그먼트의 회전 축은 삽입동안 삽입 받침대 46 주변 또는 안에 위치할 것이고, 한편 상기 회전축은 추출동안 다른 점에서 발생함을 알 수 있다. 특히, 본 발명자는 추출동안 회전축은 상기 브레이크 12 그 자체에 위치하는 "유동(floating)" 축이라고 믿는다. 상기 축의 이 유동 특성은 상기 로킹 세그먼트가 변하는 허용오차의 마개 및 벨의 잠김을 위해 그 자신의 방향을 찾는 것을 허용한다(예를 들어, 고리형 갭 60의 위치는 일 조인트 및 그 다음 사이에서 다양하다). 몇몇의 설치에서, 외부 모퉁이 4는 고리형 트로프 47과 어떤 부분과도 접촉하지 않을 수 있다. 대안적으로, 더 단단한 설치에서(예를 들어, 더 좁은 고리형 갭 60을 갖는 것들), 상기 외부 모퉁이 4는 종단 42을 통해 접촉될 수 있고, 일부 점에서 캠으로서 작동할 수 있다. 표준 작동에서, 도시된 실시예는 잇점이 없고 또는 고리형 트로프의 외측 캠-타입 작동을 나타내지 않는다. 이에 더하여, 본 발명의 로킹 세그먼트 1는 반경방향 내부 압력이 가해지는 또는 상기 로킹 세그먼트 1의 축방향 외부 운동을 방지하는 상기 브레이크 12의 전방 임의의 벨 표면을 요구하지 않는다.
앞서 말한 것은 본 발명의 특정한 실시예와 관련하여 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있을 것이다. 본 발명자는 본 발명은 많은 특정한 실시예를 가지고, 그 범위는 허용되는 청구항 보다 더 제한되지 않을 것임을 강조한다. 명백하게 언급되지 않더라도, 본 출원은 도시된 실시예와 관련하여 명세서에서 임의의 용어의 일관된 사용에 의해서 일반적으로 이해되는 용어보다 더 좁은 특정한 의미로 그 용어의 의미를 제한하는 것은 아니다.

Claims (9)

  1. a. 제 1 내부 표면 및 상기 제 1내부 표면에 반대되는 제 2 내부 표면을 갖는 벨,
    b. 상기 벨 내에 배치되는 리테이너,
    c. 상기 제 1 내부 표면 및 제 2 내부 표면사이 상기 리테이너에 의해서 배치되는 로킹 세그먼트, 를 포함하고,
    상기 로킹 세그먼트는 브레이크 및 반경방향 내부로 토를 포함하고, 상기 토는 마개와 맞물리는 적어도 하나의 톱니를 포함하며, 상기 토는 상기 로킹 세그먼트의 축방향 운동에 영향을 미칠 수 있는 반경방향 외부로 돌출부들이 없고, 그리고 상기 브레이크는 최대 회전에서 상기 브레이크가 제 1 내부 표면 및 제 2 내부 표면사이에서 벽에 둘러싸이도록 윤곽을 가짐으로써 상기 로킹 세그먼트는 회전 자유가 제한되는, 텔레스코프관 연결 벨 조립체.
  2. 벨, 부분적으로 상기 벨 안에 배치된 마개, 상기 벨 및 상기 마개 사이에 고리모양으로 배치되는 로킹 세그먼트, 및 상기 조립동안 상기 로킹 세그먼트를 잡기 위한 리테이너를 포함하고,
    여기서 상기 로킹 세그먼트는 상기 벨의 외부 상기 마개의 운동에 관하여 상기 마개 및 상기 벨 사이에 로킹 맞물림으로 고정된 회전 축이 없을때 회전할 수있도록 되고, 그리고 여기서 상기 로킹 세그먼트는 더욱이 상기 벨의 제 1 표면 및 상기 벨의 제 2 표면 사이에 둘러싸임으로써 바람직한 최대 회전 이하로 회전을 제한하도록 된, 텔레스코프관 연결 조인트.
  3. 벨, 부분적으로 상기 벨 안에 배치된 마개, 상기 벨 및 상기 마개 사이에 삽입되는 가스캣, 및 부분적으로 적어도 상기 가스캣 안에 배치되는 로킹 세그먼트를 포함하고,
    상기 벨은 일반적으로 반경방향 제 1벽, 일반적으로 반경방향 제 2벽, 및 종단에 의해서 제한된 고리형 트로프를 갖고, 상기 트로프는 상기 가스캣의 적어도 일 부분을 수용할 수 있고, 상기 로킹 세그먼트는 부분적으로 고리형 트로프 안에 배치되고 정지 위치 및 브레이크 걸린 위치 사이에 회전할 수 있고, 여기서 상기 고리형 트로프 내에 배치되는 상기 로킹 세그먼트의 일 부분은 브레이크걸린 위치 이하로 회전을 방지하기 위해 제 1벽 및 제 2벽사이에 둘러싸일 수 있도록 되고, 그리고 여기서 상기 로킹 세그먼트의 두번째 부분은 상기 고리형 트로프의 외부에 배치되고 마개와 맞물릴때 상기 벨과의 접촉으로부터 자유로워지는, 텔레스코프관 연결 조인트.
  4. 가스캣의 일 부분을 수용하기 위한 고리형 트로프를 갖는 벨 안에 마개를 실링되게 연결하기 위해 사용되고,
    상기 가스캣은 엘라스토머 벌브, 상기 고리형 트로프와 일치되도록 된 리테이너 힐, 및 브레이크와 토를 포함하는 로킹 세그먼트를 포함하고,
    상기 토는 상기 마개를 관통할 수 있는 톱니들을 갖고, 상기 브레이크는 적어도 특히 상기 리테이너 힐 내에 배치되고, 그래서 상기 리테이너 힐이 상기 고리형 트로프에 위치할 때 상기 브레이크의 적어도 한 부분은 상기 고리형 트로프 내에 배치되고, 이 부분은 상기 고리형 트로프의 너비보다 더 큰 거리로 분리된 적어도 두개 점을 가지고, 최대 회전에 따라 적어도 두개의 점 중 첫째는 저항력있게 상기 고리형 트로프의 제 1벽과 만나고 한편 적어도 두개의 점 중 두번째는 저항력있게 제 2벽 및 상기 고리형 트로프의 반대 벽과 만나고, 그래서 회전은 제한되고, 여기서 상기 벨은 상기 고리형 트로프의 외부 임의의 점들로부터 상기 토 상에 반경방향 내부로 힘을 가하지 않는, 이탈방지 가스캣.
  5. 세그먼트는 일반적으로 직각의 크로스 섹션을 갖는 토와 이어진 직각의 브레이크를 포함하고,
    상기 브레이크는 전방 브레이크 및 반대측에 브레이킹 엘보를 갖고, 전방 브레이크 및 브레이킹 엘보는 벨의 내부에서 반대 표면들 사이에 둘러싸이기 위해 배치되고, 상기 토는 제 1표면 및 상기 벨로부터 마개의 추출 운동에 저항하여 마개와 맞물리도록 된 톱니가 난 표면을 더 포함하고, 여기서 제 1 표면 및 상기 힐의인접한 표면 사이의 각도는 적합하게 120도와 170도 사이인, 이탈방지 푸쉬-온 조인트에서 사용하기 위한 로킹 세그먼트.
  6. a. 벨 및 마개 사이에 로킹 세그먼트를 배치하는 단계,
    b. 상기 로킹 세그먼트의 회전에 의해 근본적으로 상기 벨 및 마개 사이의 반경방향 힘을 증가시키는 단계, 및
    c. 상기 벨의 두 표면들 사이에 상기 세그먼트의 일 부분을 둘러쌈으로써 상기 세그먼트의 회전은 더 제한되는 단계를 포함하는, 조인트에서 벨 및 마개 사이에 가해지는 반경방향 압력 제어 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    회전에 의해 근본적으로 반경방향 힘을 증가시키는 단계는 상기 세그먼트 내에 위치하는 일 축에 대해 상기 세그먼트가 회전하는 단계를 구비하는 반경방향 압력 제어 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 로킹 세그먼트를 배치하는 단계는
    a. 상기 벨 내에 세그먼트를 위치시키는 단계, 및
    b. 상기 벨안으로 상기 마개를 삽입함으로써 상기 벨의 내부상에 받침대에 대항하여 상기 세그먼트를 회전시키는 단계를 더 포함하고,
    회전에 의해 근본적으로 반경방향 힘을 증가시키는 단계는 상기 받침대보다 다른 일 축에 대해 상기 세그먼트가 회전하는 단계를 더 구비하는 반경방향 압력 제어 방법.
  9. a. 벨 내에 로킹 세그먼트를 위치하는 단계,
    b. 상기 벨 안으로 마개를 삽압하면서 제 1 축에 대해 상기 로킹 세그먼트를 회전시키는 단계,
    c. 상기 제 1축으로부터 배치된 제 2축에 대하여 상기 로킹 세그먼트를 회전시킴으로써 상기 벨 및 마개 사이에 반경방향 힘을 증가시키는 단계, 및
    d. 상기 벨의 두 표면 사이 상기 세그먼트의 일 부분을 둘러싸는 단계를 포함하고, 상기 세그먼트의 더 이상의 회전은 제한되는 조인트에서 벨 및 마개 사이에 가해지는 반경방향 압력 제어 방법.
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