KR20080095289A - 마멸 저감용 경감부가 있는 페룰 - Google Patents

Abstract

전방 페룰과 구동 너트 사이에 작용하는 반력의 방향을 변경시키도록 후방 페룰의 적절한 변형을 통해 높은 국부적 하중, 마멸 및 높은 토크력이 2개의 페룰형 관 연결구 조립체에서 거의 제거되거나 크게 감소된다. 후방 페룰은 관 단부를 밀접하게 둘러싸는 원통형의 내벽을 갖고, 이 원통형의 내벽에는 후방 페룰의 노즈부와 후방벽 사이에 배치되는 원주방향으로 연속적인 반경방향 오목부가 제공된다. 후방 페룰은 또한 거의 원추형이며 후방 페룰의 확대 직경 부분 또는 플랜지를 향해 반경방향 외측으로 연장되도록 추가로 형성된 반경방향 외벽을 포함한다. 후방 페룰은 페룰의 후방 종동면 상에서 구동 너트의 구동면과 맞물리는 곡선면과 테이퍼형 벽부의 제2 오목부를 더 포함하며 케이스 경화될 수도 있다.

Description

마멸 저감용 경감부가 있는 페룰{FERRULE WITH RELIEF TO REDUCE GALLING}

본 발명은 페룰(ferrule) 타입의 관 연결구(tube fitting) 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 후방 페룰이 관련 너트를 회전시키는 데 필요한 토크를 감소시키고 또한 후방 페룰과 구동 너트의 내부면 사이의 마멸을 저감시키도록 설계된 2개의 페룰형 연결구에 관한 것이다. 본 발명은 또한 단일 페룰형 연결구에도 적용될 수 있다.

시판 중이며 배관용으로 매우 성공적인 2개의 페룰형 연결구가 도 1과 도 1a에 예시되어 있다. 도 1은 최종 조임에 앞서 손으로 죄인 위치에서 연결구의 구성요소를 도시하고 있는 반면에, 도 1a는 최종 체결 후에 연결구를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 연결구는 관 단부(13)를 수용하도록 카운터보링 가공된 원통형 개구(12)가 있는 본체(10)를 포함한다. 카운터보어의 축방향 외측 단부에는 테이퍼진 절두 원추형 캐밍 마우스(camming mouth;14)가 배치된다. 평활한 원통형의 내벽(18)이 있는 전방 페룰(16)은 관에 밀접하게 수용된다. 전방 페룰에는 캐밍 마우스에 수용되는 절두 원추형(frusto-conical) 외부면(20)이 있다.

도시된 바와 같이 테이퍼형 노즈부(taperd nose protion;24)와, 경사진 단부 면(28)이 있는 후방 플랜지(26)를 갖도록 구성된 후방 페룰(22)이 전방 페룰(16)과 관련되어 전방 페룰로부터 축방향으로 외측을 향해 배치된다. 후방 페룰(22)의 경사진 단부면은 당업자에게 명백한 바와 같이 그 단부면에 작용하는 잡아당기는 힘의 반경방향 성분과 축방향 성분을 제공한다. 테이퍼형 노즈부(24)는 전방 페룰의 후방면에 있는 테이퍼형 캐밍면으로 진입한다.

페룰(16, 22)은 본체(10)에 나사 결합되는 구동 너트 부재(30)에 의해 둘러싸여 있다. 연결구의 조임 및 연결 중에, 너트의 내측 단부면, 숄더 또는 플랜지(32)는 후방 페룰의 후방벽 단부면(28)에 대해 작용하여 페룰을 도 1a에 도시된 완전 결합 위치로 전방을 향해 구동시킨다.

후방 페룰의 소직경부 또는 노즈부는 연결 중에 소성 변형되도록 하는 치수로 되어 있다. 이러한 작용은 그것에 의해 관의 외벽이 긴밀하게 죄어 맞물리므로 바람직하다. 노즈부의 두께는 후방 페룰이 너무 많이 변형되어 후방 페룰만이 관의 외벽을 적당하게 파지하는 정도까지는 감소될 수 없다. 즉, 2개의 페룰형 조립체는 이 2개의 페룰형 조립체를 상업적으로 성공적인 제품으로 만드는 파지와 밀봉 능력을 위해 전방 페룰과 후방 페룰 양자 모두 원하는 정도로 변형될 것을 필요로 한다. 한편, 후방 페룰의 노즈부의 두께는 구조적인 구성이 너무 강성이어서 후방 페룰의 원하는 변형을 허용하지 않게 될 정도로 확대될 수 없다.

경사진 후방면 및 전방 페룰과 후방 페룰 양자의 상호 작용으로 인한 종래의 2개의 페룰 위상 제어식 연속 파지 작용에 대한 보다 완벽한 설명 및 이해는 레논(Lennon) 등에게 허여된 미국 특허 제3,103,373호에 기재되어 있으며, 그 특허의 전체 개시 내용은 본 명세서에 참조로서 완전히 합체된다.

따라서, 후방 페룰의 소정의 노즈부의 벽 두께는 관의 원하는 파지를 달성하고, 원하는 목적인 관의 파지 및 밀봉을 달성하는 방식으로 전방 페룰과 협동하는 두께의 것이 바람직하다는 것을 당업자라면 알 것이다.

또한, 유체 시스템의 조작자는 시스템을 적당한 배수의 정격 시스템 압력으로 가압하여 생산 공정 전에 시스템을 시험한다는 것을 알 것이다. 이러한 방식으로, 조작자는 유체 시스템이 밀봉되었는지를, 즉 누출이 없는지를 쉽게 검지할 수 있다. 이러한 지식을 기반으로, 제작자는 후방 페룰의 노즈부가 상승된 시험 압력에서 어떠한 추가의 소성 변형도 하지 않는 연결구를 제공할 수 있다. 따라서, 원하는 노즈부의 변형량을 달성하여 전방 페룰과 후방 페룰이 관의 외벽을 적절하게 파지하여 밀봉하는 후방 페룰의 노즈부의 원하는 벽 두께를 결정하는 데에 상승된 시험 압력을 이용한다.

또한, 구동 너트의 내측 단부면과 후방 페룰의 후방벽 사이의 구동면의 맞물림 영역에서 구동 너트의 마멸이 종종 발생하는 것으로 판명되었다. 분석 후에는, 전방 페룰과 후방 페룰 사이의 축방향 추력과 잡아당기는 힘이 본질적으로 연결구의 축선과 평행한 것으로 판단된다. 이러한 축방향 추력은 후방 페룰의 후방 코너 영역이 잡아당기는 응력을 너트의 내측 구동면에, 특히 마멸을 발생시키는 국부적인 영역에 선택적으로 집중시키게 한다. 또한, 축방향 추력은 마멸이 존재하지 않더라도 완성 중에 받는 너트의 토크력을 상당히 증가시킨다. 따라서, 추력에 의해 마멸력과 고회전력의 합력을 갖는 국부적인 고하중이 발생되지 않는 구성을 제공하는 것이 매우 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 관 연결구는, 관 단부를 수용하기 위한 원통형 보어와 이 보어의 일단에 테이퍼형 마우스가 마련된 연결구 본체와; 상기 연결구 본체와 나사식으로 결합되고 페룰 구동면이 있는 구동 부재와; 상기 연결구 본체의 테이퍼형 마우스 내로 연장되는 테이퍼형 제1 단부와, 이 제1 단부를 향해 축방향으로 연장되는 테이퍼형 오목부가 있는 제2 단부가 마련된 제1 페룰과; 원통형 의 내벽과, 상기 제1 페룰의 테이퍼형 오목부 내로 연장되는 테이퍼형 제1 단부와, 상기 구동 부재의 페룰 구동면과 맞물리는 제2 단부 상의 컨투어링된(contoured) 면이 마련된 제2 페룰을 포함하며, 상기 제2 페룰의 내벽에는 제2 페룰의 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치되는 제1 원주방향 오목부가 있고, 상기 오목부와 컨투어링된 면은 연결이 이루어질 때 구동 부재의 구동면 상에의 스트러스 집중을 감소시킨다.

본 발명의 다른 양태는 페룰의 전방 또는 노즈부 단부에서의 제1 직경과 페룰의 후방 단부에서의 제2 직경을 갖는 원통형의 내벽이 있는 후방 페룰을 형성하는 것을 포함하며, 상기 제2 직경은, 예컨대 단일 공구가 상기 원주방향 오목부와 원통형 벽을 형성하는 데 사용될 수 있도록 제1 직경보다 크다. 본 발명의 또 다른 양태는 페룰 본체의 외경 상에 제2 페룰의 제1 단부 및 제2 단부와 결합되는 노치를 형성하는 것을 포함한다. 본 발명의 다른 양태에서는 후방 페룰의 제2 단부가 아니라 구동 부재 상에 컨투어링된 구동면이 제공된다. 본 발명은 또한 종래의 페룰보다 경질의 베이스 금속으로 제조되는 페룰에 대해서도 실시될 수도 있다. 본 발명은 또한 페룰 표면이 전체적으로 또는 선택적으로 케이스 경화된 페룰에 대해서도 실시될 수도 있다. 전반적으로, 본 발명은 단일 페룰형 연결구에도 사용될 수 있다.

당업자에게는 본 발명의 이러한 양태 및 장점과 그 외의 것들이 첨부 도면과 함께 바람직한 실시예에 대한 이하의 설명으로부터 명백할 것이다.

본 발명은 특정 부품의 물리적인 형태를 취할 수도 있으며, 본 발명의 부품 의 구성, 바람직한 실시예 및 방법은 본 명세서에 상세히 설명되고 그 일부를 이루는 첨부 도면에 예시되어 있다.

이하, 도면을 참조하면, 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시할 목적일 뿐 그것을 한정하기 위한 것은 아니며, 도 2 내지 도 4는 본 발명을 포함하는 연결구의 전체 구성을 예시하고 있다. 본 명세서에서 페룰 프로파일의 여러 예시에 있어서, 페룰 프로파일은 이해를 명확하고 쉽게 하기 위하여, 특히 페룰의 기하학적 형상과 프로파일의 관찰을 위하여 부분적인 단면으로 도시되어 있으며, 이는 단면도에서 전체 페룰의 일부를 예시하는 데 필요할 뿐임을 유의하여야 한다. 도 2 내지 도 4의 실시예는 도 1과 도 1a의 종래 장치의 설명에 대해 사용된 동일한 참조 번호로 나타낸 주요 구성요소를 갖는다. 도 1의 요소의 설명은 달리 언급하지 않으면 대응하게 번호를 붙인 도 2 내지 도 4의 요소에 동일하게 적용될 수 있다. 특히, 도 2 내지 도 4의 실시예에서, 후방 페룰(22')은 전방 페룰과의 사이에서 후방 페룰을 통해 너트로 작용하는 반력이 반경방향으로 외측을 향해 지향되는 상당한 힘의 성분을 갖도록 변경되었다. 이것이 도 1 및 도 1a와 대비되는 점이며, 고려중인 힘의 성분은 큰 축방향 성분을 갖는다. 특히, 도 4에 도시된 바와 같이, 힘 성분 A는 거의 후방 페룰(22')의 축방향으로 연장되며, 이에 의해 페룰 종동면(28')의 반경방향 내부면과 너트의 플랜지(32')에 가해지는 하중이 증가된다. 전술한 바와 같이, 이 영역에서 국부적인 고하중과 응력 집중은 높은 토크와 마멸을 발생시킨다.

본 명세서에서는 2개의 페룰형 시스템을 특히 참조하여 본 발명을 설명하고 있지만, 그러한 설명은 사실상 전형적인 것이며 제한의 의미로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 여러 양태는 단일의 페룰형 연결구에도 적용될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 있어서, 반력의 방향 변경은 페룰(22')의 내부면에 걸쳐 원주방향 오목부(40)를 제공함으로써 달성된다. 오목부(40)는 페룰(22')의 대향 단부 사이에서 거의 중간에 배치되며, 이에 의해 후방 페룰의 내부면은 비교적 축방향으로 좁고 실질적으로 원통형이며 연속적인 2개의 접촉 영역[후방 평탄부(42)와 전방 평탄부(44)]으로 감소된다는 것에 유의하여야 한다. 후방 페룰을 그렇게 변경시킴으로써, 전방 페룰로부터 후방 페룰을 통해 너트 표면 또는 플랜지(32')로 전달되는 힘은 도 4의 힘의 선 B로 개략적으로 도시된 바와 같이 더욱 반경방향 외측으로 지향되는 경향이 있다.

이 실시예에 있어서, 거의 평탄한 접촉 영역[후방 평탄부(42)와 전방 평탄부(44)]은 직경이 거의 동일하지만, 별법의 실시예에서, 이 2개의 접촉 영역은 그 직경이 상이할 수도 있으며, 예컨대 용례에 따라서는 후방 평탄부(42)의 직경을 전방 평탄부(44)보다, 예컨대 수천분의 1 인치, 보다 바람직하게는 천 내지 삼천분의 1 인치 만큼 약간 더 크게 하는 것이 바람직할 수도 있다. 또 다른 별법의 실시예에 있어서, 후방 평탄부(42)은 이 영역에 카운터보어를 제공함으로써 접촉 영역으로서 제거될 수도 있다. 특히 보다 더 큰 페룰에 대해서는, 장착 동안 관 상에 적절한 페룰 정렬을 유지하는 데에 후방 페룰의 노즈부에서의 단일의 평탄 영역으로 충분할 수도 있다. 이러한 별법의 예는 이하에서 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 다른 중요한 특징은 도 1의 후방 페룰(22)을 도 2 내지 도 4의 실시예의 후방 페룰(22')과 비교함으로써 가장 잘 예시된다. 특히, 후방 페룰(22')의 반경방향 외벽(50)은, 전방 페룰의 후방 모따기부 영역(53)에 수용되어 있는 전방의 노즈부(52)로부터 후방 플랜지(26')로 연장됨에 따라 반경방향 치수가 증가되는 원추부를 포함한다. 종래 기술의 구성(도 1 및 도 1a)에 있어서, 후방 페룰에는 원통형 관통 보어와, 이 영역에 관통 보어를 형성하는 내부면에 평행하게 연장되는 반경방향 외벽이 있다. 바꾸어 말하면, 후방 페룰에 벽 두께 "t"가 균일한 환형 벽이 있다. 도 2 내지 도 4의 실시예에 있어서, 외벽은 오목부가 상기 변형된 후방 페룰에 합체될 때 충분한 벽 두께 "t"와 노즈부의 제어된 변형을 제공하는 원추형 또는 테이퍼형 구조를 갖는다. 외벽(50)은 전방 페룰의 캐밍 마우스에 수용되는 치수가 감소된 노즈부 영역(52)과 직경이 확대된 후방 플랜지(26') 사이에서 연장될 때 거의 균일한 각도 또는 테이퍼를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 이것은 후방 페룰을 제어 변형시키므로, 영역(52)은 전방 평탄부(44)를 따라 반경방향으로 내측을 향해 소성 변형되고 관의 외벽과 파지되어 밀봉 결합된다. 도 4에서, 필요하지는 않지만, 오목부(40)는 치수 "t"가 일정하게 보이도록 형성되어 있음에 유의하라. 예컨대, 오목부(40)가 도 14, 17 및 18의 여러 예시들과 같이 형성되면, 테이퍼형 외벽(50)은 후방 페룰의 노즈부(52)와 후방 플랜지(26') 사이에 불균일한 두께 "t"를 제공한다.

후방 페룰(22')의 벽 두께 "t"와 기하학적 형상 및 구조는 튜브 상에서 후방 페룰(22')을 균형이 적절하게 정렬시키기 위해, 그리고 관에 적절한 시일을 보장하 도록 잡아당기는 동안 원하는 위상 제어식 연속 파지 동작을 달성하도록 후방 페룰(22')이 전방 페룰(16')과 협동하는 것을 보장하기 위해 특정 용례에 대해 선택된다. 연결구를 잡아당기는 동안, 후방 페룰(22')은 축방향 성분과 반경방향 성분 양자를 갖는 벡터력을 관 단부(13)의 외부면에 대해 가한다. 반경방향 성분의 힘은 관 표면 상의 축방향 마찰력이 우수한 파지 및 밀봉 작용을 달성할 수 있게 한다. 이러한 축방향 마찰력은 관(13)으로부터의 축방향 관 파지 반력에 대해 평형을 이룬다.

오목부(40)와 테이퍼형 외벽(50)의 기하학적 형상의 조합은 후방 페룰의 노즈부(52)의 "힌지" 효과를 유발한다. 선택된 기하학적 형상 및 구조는 연결구 구성요소에 사용된 재료, 관의 재료 및 벽 두께, 연결구의 작동 압력, 후방 페룰의 케이스가 경화되는지의 여부 등을 비롯한 인자에 좌우되지만 이것으로 반드시 제한되지는 않는다. 구성하는 중에 적절한 연속 파지 작동을 유지하기 위해서는, 후방 페룰(22')의 노즈부(52)가 너무 일찍 붕괴되지 않는 것이 중요한데, 그렇지 않으면 전방 페룰(16)이 관벽에 대해 충분한 파지력을 갖지 못하거나 전방 페룰(16)과 테이퍼형 캐밍 마우스(14) 사이에 부적절한 밀봉력이 생길 수 있다. 후방 페룰(22')이 전방 페룰에 비해 너무 늦게 붕괴되면, 후방 페룰(22')은 관(13)의 벽에 대해 적절한 파지력을 갖지 못할 수도 있다.

후방 페룰(22')의 힌지 효과는 후방 페룰에 가해진 힘을 관 표면으로부터 상당한 반경 방향 벡터 각도로 관벽에 대항하여 노즈부(52)로 향하게 한다. 이에 따라, 페룰에 가해진 이러한 힘 벡터 B는 상당한 축방향 마찰력을 가능하게 하면서 상당한 반경방향 성분을 갖는다. 따라서, 구동 너트 부재(30')를 통해 가해진 보다 작은 축방향 성분의 힘은 도 1과 도 1a의 종래 기술에서처럼 가해진 힘이 거의 축방향일 때와 대조적으로 축방향 관 파지 반력에 충분히 대항한다. 이에 따라, 관(13)의 후방 페룰(22') 파지는 토글형 힌지 작용과 비슷하게 된다. 보다 작은 축방향 힘으로 인해 구동 너트 부재(30')의 잡아당기는 토크가 감소되어 동일한 관 파지를 달성할 수 있다.

또한, 연결구를 잡아당기는 동안, 이러한 힌지 특성은 관 반력을 후방 페룰(22')을 통해 너트 플랜지(32')의 구동면과 접촉되는 후방 페룰 종동면(28')의 중앙 영역을 향하게 한다. 이에 의해, 반력은 후방 페룰(22')의 종동면(28')에 걸쳐 더욱 균일하게 분포되므로 응력의 고집중을 방지하거나 감소시키고, 이에 따라 마멸을 감소시키거나 제거하며 관의 파지력의 손실없이 잡아당기는 토크를 감소시킬 수 있다. 많은 경우에 있어서, 반력은 후방 페룰의 후방 종동면(28')에 거의 수직인 방향으로 지향되는 것이 바람직하다. 가해진 반경방향 힘으로 인해 증가된 관의 파지력은 관(13)에 대한 후방 페룰(22') 노즈부의 보다 큰 침투나 스웨이징을 부가한다. 이는 보다 작은 작용 토크로 우수한 관 파지 및 밀봉을 제공하며, 또한 후방 페룰(22')의 노즈부의 전방 단부에 생성된 관의 응력 발생점 후방에(즉, 축방향으로 후방을 향해) 높은 파지 압력의 스웨이징된 영역을 제공함으로써 진동 피로에 대한 내성을 보다 크게 할 수 있다. 도 28은 이러한 결과를 예시하는데, 이 도면에서 노즈부가 관벽(13)을 침투하는 응력 상승부(400)는 페룰 노즈부와 관벽 사이의 고마찰 결합의 스웨이징된 영역(402)의 축방향 전방에 있다. 그 마찰 영역 또는 스웨이지는 페룰을 관벽에 고정하는 콜레트(collet) 효과를 발생시키며 응력 상승부(400)를 진동으로부터 보호한다. 관에 대한 노즈부의 후방 페룰의 전방 평탄부(44)의 양호한 파지 작용은 후방 페룰의 후방 평탄부(42)와의 사이의 임의의 접촉 압력과 대조적으로 연결구의 전체 성능을 위해 중요한 것이다. 많은 경우에 있어서, 후방 페룰의 후방 평탄부(42)와 관(13) 사이의 접촉은 불필요하다.

본 발명의 마멸 감소와 보다 작은 잡아당기는 토크로 인한 다른 장점은 연결구의 재구성(re-make)이 용이하다는 점이다. "재구성"이라 함은, 용례에 따라서는, 사용자가 장착 후에 관 연결구를 분리하고, 필요에 따라 밸브를 교체하며, 튜빙하거나 다른 일상적인 점검 및 수리를 수행한 다음 페룰 및/또는 너트나 본체를 교체하지 않고 동일 연결구를 재장착하고자 함을 의미한다. 후방 페룰 및 구동 너트가 마멸되면, 연결구를 재구성하는 데 필요한 토크는 금지되거나 불가능하게 될 수 있고, 또는 연결구가 적절하게 재밀봉되지 못할 수도 있다. 마멸을 상당히 감소시키거나 제거하고 잡아당기는 토크를 감소시킨 본 발명을 사용하면, 재구성이 용이해진다.

본 발명은 상이한 많은 재료에도 유용하지만, 316 및 316L 스테인레스 배관(이것에 제한되지 않음)을 비롯한 스테인레스강 연결구 및 배관에 사용될 때 특정한 장점을 가지며, 다른 합금에 추가하여, 해스탤로이(Hastalloy), 인코넬(Inconel), 모넬(Monel) 합금 400과 500, 254SMO와 강철, 및 예컨대 SAF 2507과 같은 듀플렉스 스테인레스강을 포함한다. 본 발명은 필요에 따라 페룰의 표면의 전부 또는 일부를 경화시키는 케이스와 함께 또는 그러한 케이스없이 사용될 수 있 다.

케이스 경화된 페룰 또는 316L 스테인레스강보다 실질적으로 더 경질인 재료로 제조된 페룰에 대해서, 본 발명은 연결구(10)가 관벽의 원하는 위상 제어식 연속 파지에 의해 적절하게 잡아당겨질 수 있도록 한다. 종래의 페룰, 특히 후방 페룰이 케이스 경화되거나 매우 경질의 재료로 제조되면, 페룰은 관벽의 적절한 시일 및 파지를 달성하기에는 너무 강성으로 된다. 그러나, 본 발명은 경질 재료의 페룰이나 표면의 일부 또는 전부에 걸쳐서 케이스 경화된 페룰의 사용을 용이하게 한다. 본 명세서에서 케이스 경화란 당업자에게 알려진 바와 같이, 하부의 베이스 금속과 비교하여 페룰 본체를 실질적으로 경화시키는 탄소 또는 질소가 농후한 표면을 제공하도록 페룰을 처리하는 것을 가리킨다.

도 5는 오목부(40)가 상이한 2개의 각도(둔각 삼각형)에 의해 형성된 후방 페룰의 다른 바람직한 실시예를 예시한다. 예컨대, 내부면에 의해 형성된 작은 제1 각도는 전방 평탄부(44)로부터 후방 플랜지(26')를 향해 연장됨에 따라 각도가 증가된다. 큰 제2 각도(대략 제1 각도의 각도 치수의 2배)는 후방 평탄부(42)로부터 노즈부 영역을 향해 전방으로 연장됨에 따라 증가된다. 따라서, 이들 각도는 후방 플랜지와 외벽(50)의 교차점 아래에 배치된 축방향 위치에서 교차된다. 이에 따라, 응력은 후방 종동면(28')에 걸쳐 보다 균일하게 분포된다.

도 6과 도 7을 참조하면, 도 1의 종래 구성의 후방 페룰이 연결구의 구성 전후로 도시되어 있다. 연결구를 유한 요소 분석(finite element analysis)하며, 그 결과는 특히 도 7에서 명백하다. 여기에서, 후방 페룰의 후방 플랜지와 너트의 그 늘 영역은 연결구의 구성시 겪게 되는 힘과 응력의 집중을 나타내고 있다. 특히, 고응력 집중 영역은 영역 60으로 지시되어 있다. 점진적으로 감소되는 응력 집중 영역은 번호 62, 64, 66, 68 및 70으로 나타내었다. 따라서, 후방 종동면(28')의 반경방향 내부 위치에서 큰 응력 집중에 의해 구성 중에 토크가 증가되고 너트의 잠재적인 마멸이 증가된다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 교시에 따른 후방 페룰의 변경예를 도시하고 있다. 이 후방 페룰은 도 5에 도시된 것과 동일하다. 특히, 도 9에서 명백한 바와 같이, 고응력 집중 영역은 도 7과 비교할 때 크기가 실질적으로 감소된다. 이는 응력이 후방 페룰의 플랜지의 후방면에 걸쳐 더욱 균일하게 분산된 것을 나타낸다. 따라서, 토크가 감소되고 마멸 가능성이 마찬가지로 감소된다.

도 10과 도 11은 도 4에 도시 및 설명된 후방 페룰을 나타낸다. 여기서, 유한 요소 분석에 따르면 고응력 집중 영역이 실질적으로 후방면에서 제거되어 더욱 균일한 응력 분포가 달성됨을 예시한다. 또한, 이에 따라 구성 조립과 관련된 토크력이 감소되고 국부적인 응력 집중이 대응하여 감소된다. 오목부 및 원추형 외벽은 원하는 관의 파지 및 밀봉을 제공하면서도 연결구에서 발생되어 후방 페룰을 통해 전달되는 힘에 반경방향 성분을 제공한다.

도 12 및 도 13의 실시예는 또한 동일한 목적을 달성한다. 오목부는 다소 상이한 형상이다. 즉, 오목부는 후방 페룰의 내벽에서 보다 날카롭게 형성된다. 또한, 오목부의 가장 깊은 부분이 후방 플랜지의 전방으로 배치되도록 다소 전방으로 변위된다. 그러나, 외벽은 여전히 원추형 형상이며 오목부와 함께 후방 페룰의 후방면을 따른 응력을 분산시킨다.

전술한 여러 실시예에 의해 명백한 바와 같이, 오목부와 테이퍼형 외벽은 연결구의 완성을 위해 토크 감소 및 응력 분배를 달성하는 데 특정한 상응 형태를 필요로 하지 않는다. 실제로, 제안한 여러 별법의 실시예가 도 14에 표의 형태로 예시되어 있다. 예컨대, 기하학적 형상의 제1열은 오목부의 후방 에지가 외벽과 확대 플랜지의 교차점 아래에서 축방향으로 배치될 때 일반적으로 형성되는 표준 위치를 갖는다. 물방울형, 우측 삼각형, 장방형, 타원형, 정방형, 원형, 둔각 삼각형, 곡선형 및 복합 곡선형은 오목부가 채택할 수 있는 여러 형상들이다. 더욱이, 오목부는 여전히 여러 형태를 채택하면서도 전방 위치(제2열), 오목부의 가장 깊은 부분이 확대 플랜지 아래에 배치되는 후방 위치(제3열)에 배치될 수 있다. 또한, 형상들의 배향은 제4열 또는 제6열의 다양한 기하학적 형상에 의해 증명되는 바와 같이 역전될 수 있거나, 제5열 및 제8열의 기하학적 형상에 도시된 바와 같이 오목부는 다수의 오목부들로 형성될 수도 있다. 별법으로서, 오목부(들)는 제7열 및 제8열에 나타낸 바와 같이 확대될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 도 2 내지 도 13의 이전 실시예에서 도시 및 설명된 특정 형태로 제한되지 않으며, 선택된 다른 기하학적 형태에 합체될 수도 있다.

도 15 내지 도 20을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예가 예시되어 있다. 본 명세서에서 전술한 바와 같이, 후방 페룰(122)에 오목부(40)를 사용하면, 잡아당기는 힘에 반경방향 성분을 추가함으로써, 구동 너트 부재(130)의 구동면(132)에서 응력 집중을 상당히 감소시킬 수 있다. 또한, 테이퍼형 외벽(150)을 제공하면, 반 경방향 성분 및 응력 분배 뿐만 아니라 잡아당기는 동안 후방 페룰(122)의 제어된 변형에 기여할 수 있다. 도 15 내지 도 20의 실시예에 따르면, 후방 페룰에는 구동 너트 부재(130)와 후방 페룰(122) 간에 결합 영역의 응력 집중을 추가로 감소시키는 컨투어링된(contoured) 구동면이 제공된다.

도 21은 전술한 바와 같이 후방 페룰에 오목부(140) 형태의 구조를 합체시킨 경우에, 구동 너트의 구동면(132)과 후방 페룰의 단부면(128)에서 양호한 전형적인 잡아당기는 응력 분배를 예시하고 있다. 이러한 응력 집중은 화살표(200)로 나타내고 있다. 도 21의 응력 분배 및 도 7[도 7은 오목부 종류나 노치 구조(40)를 포함하지 않는 후방 페룰의 실례이다]의 응력 집중과 비교하여, 전술한 것처럼 오목부(140) 개념의 제공은 구동 너트의 구동면(132)상에 응력 집중을 실질적으로 상당히 감소시킨다. 이러한 응력 집중의 감소는 도 7을 도 9, 도 11 및 도 13과 비교하여도 명백하다.

도 21은 FEA 표현이 아니지만, 오목부(140)의 사용이 모든 경우에 후방 페룰의 후방면에서 응력 집중을 완전히 제거하지는 않는다는 점을 예시하고 있다[오목부 또는 노치(140)의 사용에도 불구하고 노치 또는 오목부를 포함하지 않는 후방 페룰과 비교하여 응력 집중을 크게 감소시킨다]. 도 21의 단순화한 표현에 있어서, 응력 집중은, 예컨대 페룰 플랜지(126)의 반경방향 내측 및 외측 부분에 존재할 수도 있다(본 명세서에서는 2개의 응력 집중 영역으로서 발생되지 않더라도 응력 집중이 발생할 때 양방식(bi-modal) 응력 집중으로 칭함). 이러한 다소 높은 양방식 응력 집중은 도 21에서 더 많은 화살표로 나타내고 있다. 따라서, 본 발명 은 그러한 응력 집중을 더욱 감소시키는 것에 관한 것이며, 그 결과는 도 19에 도시되어 있고, 화살표는 변경된 후방 페룰의 구동면과 오목진 내부 반경을 사용하여 잡아당기는 힘의 집중을 실질적으로 제거하는 것을 나타내고 있다.

본 발명의 이러한 추가 양태에 따르면, 도시된 2개 페룰형 연결구는 구동 너트 부재(130)의 구동면(132)과 맞물리는 후방면을 따라 응력 집중을 실질적으로 분배함으로써 잡아당기는 응력 집중을 추가로 감소시키도록 변경된 후방 페룰을 갖고 있다. 도 15 내지 도 18에 도시된 바와 같이, 대응하는 연결구의 구성요소는 최종 체결에 앞서 손으로 체결한 위치에 도시되어 있다.

도 15와 도 16을 특히 참조하면, 연결구는 카운터보어(112a)에 바닥이 닿는 관 단부(113)를 수용하는 원통형 개구(112)가 있는 본체(110)를 포함한다. 테이퍼진 절두 원추형 캠 마우스(114)는 개구(112)의 축방향 후방 또는 수용 단부에 배치된다. 평활한 원통형의 반경방향 내벽(118)을 갖는 전방 페룰(116)은 관(113)에 밀접하게 수용된다. 전방 페룰(116)에는 본체(110)의 테이퍼형 마우스(114)와 맞물리는 테이퍼형 외부면(120)이 있다.

테이퍼형 후방면(127)이 있는 테이퍼형 노즈부(124)를 갖도록 구성된 후방 페룰(122)은 전방 페룰(116)과 관련되어 축방향으로 인접하게(즉, 연결구의 종방향 축선과 동심으로 정렬된 후방 방향으로) 배치된다. 후방 페룰(122)은 또한 컨투어링된 단부면(128)을 갖는 반경방향으로 연장하는 후방 플랜지(126)를 포함한다. 컨투어링된 단부면(128)은 구동 너트(130)의 각 구동면(132)에 의해 맞물리는 후방으로 대면하는 종동면(129)을 포함한다.

후방 페룰(122)의 테이퍼형 노즈 표면(127)은 맞물리고, 필요하지는 않지만 전방 페룰(116)의 후방 영역에서 테이퍼형 캠 표면(125)과 거의 동일한 각도를 가질 수도 있다. 노즈부(124)는 테이퍼진 것이 바람직한 외벽(131)에 의해 플랜지(126)와 결합된다. 예시된 실시예에 있어서, 외벽(131)은 축방향으로 후방 방향에서 반경 치수가 증가하도록 테이퍼진다. 외벽(131)은 후방면(129)상의 응력 집중의 감소를 더욱 용이하게 하기 위해 테이퍼지는 것이 바람직하지만, 또한 원통형일 수 있다.

페룰(116과 122)은 후방 페룰(122)의 컨투어링된 면(129)과 맞물리는 구동면(132)을 포함하는 나사형 구동 너트 부재(130)에 의해 둘러싸인다. 너트 부재(130)는 본체(110)의 나사부와 나사 결합식으로 맞물린다. 연결구의 조임 및 구성 중에, 너트(130)의 구동면(132)은 잡아당기는 힘을 후방 페룰(122)의 컨투어링된 면(129)에 대해 가하여 도 19에 도시된 완전 결합 위치를 향해 양 페룰을 축방향 전방으로(도 16에서 보아 우측으로) 이동시킨다. 후방 페룰은 테이퍼형 캠 표면(125)과 가압 결합될 때 노즈부(124)가 반경방향 내측으로 변형되도록 구성된다. 이러한 작용은 후방 페룰(122)의 원통형의 내벽이 관(113)의 벽의 외부면과 견고하게 파지 결합되므로 바람직하다.

도 15 내지 도 20에 예시된 실시예에 있어서, 후방 페룰의 컨투어링된 면(128)은 둥글거나, 만곡되거나, 아치형이거나, 활 모양이거나 다른 곡선 형태 또는 그러한 형태의 조합일 수도 있다. 필요하지는 않지만 컨투어링된 면(128)의 일부는 볼록한 반경 R의 형태의 윤곽인 것이 바람직하다. 반경 중심은, 예컨대 도 18에 도시된 바와 같이 페룰 본체의 내부일 수 있다. 그러나, 방사상 표면(129)의 발원점은 후방 페룰 구조에 대하여 어떤 장소에도 위치할 수 있음을 당업자라면 쉽게 이해할 것이며, 도 18의 예는 단지 예시의 목적을 위해 제공된 것이다. 컨투어링된 면(128)의 한 양태는, 볼록 반경 형태의 종동면(129)의 경우, 플랜지(126)의 내측 및 외측 반경방향 부분 사이의 영역에서 너트 구동면(132)과 선 접촉부(129b; 또는 감소된 표면간 반경방향 접촉부)가 초기에 형성된다. 후방 페룰은 또한 본 명세서에서 전술한 임의의 형상이 가능한 오목부(140)를 포함하는 것이 바람직하다. 별법으로서, 도 20에 도시된 바와 같이 오목부(140)를 생략한 후방 페룰 형상에 후방 컨투어링된 면(128)이 사용될 수 있다.

컨투어링된 면(128)에 대해 방사상 또는 다른 곡선면의 사용이 바람직하지만, 반경이 얼마나 작게 이루어질 수 있는가에 관하여 실제적인 한계가 존재한다. 곡률 반경이 너무 작게 되면, 컨투어링된 면(128)의 중앙 영역에 바람직하지 않은 응력 집중이 형성될 것이다.

컨투어링된 후방 페룰(122)의 독특한 장점은 너트 구동면(132)과 후방 페룰(122)의 컨투어링된 면(128) 사이의 잡아당기는 응력이 후방 페룰의 컨투어링된 면(128)을 가로질러 더욱 균일하게 분배되어, 응력 집중을 감소시키고 실질적으로 제거한다는 점이다. 이러한 구동 너트(130) 상에서의 응력 집중의 추가적인 감소는 잡아당기는 토크를 감소시키고 마멸을 저감시키므로 연결구의 재구성이 용이하게 된다.

예시된 실시예는 거의 컨투어링된 면(128) 중간에서 후방 페룰(122)과 구동 너트(130) 사이의 초기 접촉을 보여주고 있지만, 이것이 모든 용례에 필요한 것이 아니라는 점에 주목하는 것이 중요하다. 초기의 접촉점은 테이퍼형 벽(131)의 기하학적 형태, 오목부(140), 노즈부(127), 전방 페룰(116)의 형상 등을 비롯하여 전체 연결구 설계의 함수이다. 그러나, 본 발명의 일반적인 양태를 유지하기 위해서는, 거의 평탄한 비컨투어링된 구동면(128)을 갖는 종래의 후방 페룰 구성과 비교하여 마멸과 잡아당기는 토크를 감소시키도록 구동 너트(132)상에 작용하는 잡아당기는 힘을 더욱 균일하게 분배시키기 위해 컨투어링된 면(128)이 플랜지(126)의 반경방향 내측 및 외측 부분 사이의 영역에서 볼록이거나 축방향으로 변형된다.

도 20은 후방 페룰(122')이 거의 원통형의 내벽(150')을 갖고, 그렇지 않으면 컨투어링된 종동면(128')을 갖는 플랜지(126')와, 전방 베벨(127')과 테이퍼형 외벽(131')이 있는 노즈부(124')를 포함하는 본 발명의 실시예를 예시하고 있다.

도 22는 후방 페룰(22')에 거의 플랜지(26')의 축방향 치수 내에서 축방향 후방으로 이동된 오목부(40')가 마련될 수 있는 본 발명의 다른 실시예를 예시하고 있다.

도 23a 내지 도 23f를 참조하면, 컨투어링된 단부면(128)의 여러 변형예가 예시되어 있다. 도 23a에서, 단부면(128)은 타원형 프로파일을 갖도록 형성된다. 도 23b에서, 단부면(128)은 섹션(128a, 128b 및 128c)과 같이 다수 반경의 혼합에 의해 형성된다(도면상의 점은 원호의 교차점을 지시하는 것이며 단부면의 물리적인 형태는 아니다). 도 23c에서, 단부면(128)은 제1 반경 프로파일을 갖는 중앙 부분(128a)과, 제2 반경 프로파일에 의해 형성된 외측 부분(128b)을 포함한다. 도 23d에서, 단부면(128)은 반경에 의해 형성된 프로파일을 갖는 중앙 부분(128a)과 직선면으로서 형성된 외측 부분(128b와 128c)을 포함한다(섹션에서 표면은 원추면의 형태로 구현되었지만 직선으로 보인다). 도 23e에서, 단부면(128)은 타원 부분(128a)과 직선 부분(128b)을 포함한다. 도 23f에서, 단부면(128)은 타원(128a), 직선 부분(128b) 및 방사상 부분(128c)의 세 개의 기하학적 형상에 의해 형성된 프로파일을 갖는다. 도 23a 내지 23f의 모든 예에서, 컨투어링된 단부면(128)을 위해 선택된 프로파일 및 기하학적 형태는, 이전에 전술한 실시예처럼 전방 페룰과 함께 적절하게 연속적으로 잡아당기는 동작을 유지하면서도 우수한 관의 파지를 달성하도록 후방 페룰(122)의 힌지형 노즈부의 원하는 소성 변형을 달성하기 위해 설계된다.

도 24a 내지 도 24f를 참조하면, 본 발명은 또한 너트(130)의 구동면(132)에 컨투어링된 프로파일을 합체시킴으로써 구현될 수 있다. 이러한 실시예에서, 후방 종동면(128)은 원추형이다. 대안적으로, 구동면(132)과 종동면(128) 양쪽이 굴곡을 지닌 형태일 수도 있다. 도 24a 내지 도 24f는 구동 너트 표면(132)에 적용된 굴곡 형태에 따라 도 23a 내지 23f에 대응한다. 따라서, 도 24a는 타원형 프로파일을 예시하고, 도 24b는 다수의 원형 프로파일을 예시하며, 도 24c는 2개의 방사상(radius) 표면을 예시하고, 도 24d는 방사상 표면과 2개의 직선 부분을 예시하며, 도 24e는 직선 부분이 있는 타원형 굴곡을 예시하며, 도 24f는 방사상, 직선 및 타원형 부분의 조합을 예시하고 있다. 도 24g의 또 다른 실시예에서, 너트 구동면(132)은 정점(129D)에서 결합되는 2개의 직선 부분으로 형성될 수 있다.

다른 실시예인 도 25를 참조하면, 후방 페룰(522)은 원통형의 내벽에 오목부(540)를 포함한다. 그러나, 이 실시예에서는, 후방 평탄부(542)가 전방 평탄부(544)를 형성하는 보어의 직경에 비해 직경이 큰 보어에 의해 페룰(522)에 형성된다. 직경이 보다 큰 후방면(542)을 형성함으로써, 단일 공구를 사용하여 페룰(522)의 본체에 걸쳐 노치(540)와 중앙 보어를 형성할 수 있다. 두 직경의 차이는 도 25에서 수치 D로 나타내고 있다. 노치 또는 오목부(540)는 페룰(522) 본체의 후방부에 위치된다는 점에 유의하라. 이는 축방향으로 긴 전방면(544)을 제공하며, 이 전방면은 후방부(542)가 관 둘레에 밀접하게 있지 않으므로 조립 중에 페룰을 정렬 상태로 유지하는 데 일조한다. 그러나, 당업자라면, 확대된 직경의 후방부(542)가 다수의 노치 구성을 비롯하여 본 명세서에 예시된 많은 노치(40) 프로파일 및 다른 것과 함께 사용될 수 있음을 알 것이다. 후방 페룰(522)은 또한 본 명세서에서 설명한 실시예들에서와 같이 컨투어링된 후방벽을 포함할 수도 있다.

도 26은 후방 페룰(22')의 다른 실시예를 예시하고 있다. 이 실시예에서는, 중앙 관통 보어의 이중 노치(40')에 추가하여, 페룰은 페룰의 외측 직경면(50')에 노치 또는 오목부(300)를 포함한다. 이 노치(300)는 잡아당기는 동안 페룰 노즈부(52')의 소성 변형을 더욱 제어하도록 "힌지" 구성의 일부로서 사용될 수 있다. 도 27은 중앙 오목부(640), 외부 직경의 오목부 또는 노치(300')를 갖는 테이퍼형 외부 직경(650) 및 굴곡을 지니거나 방사상의 종동면(628)이 있는 직경이 큰 후방부 또는 반경방향 플랜지(642)를 포함하는 후방 페룰(622)의 추가 예를 예시하고 있다. 후방면(642)은 본 명세서의 다른 실시예에서처럼 직경 D"로 나타낸 바와 같 이 전방면(644)보다 직경이 약간 크다. 모든 실제 치수 및 프로파일은 페룰(622)이 관 표면에 대해 원하는 하중으로 소성 변형될 수 있도록 선택되어 너트의 구동면에 대한 하중 집중을 최소화하고 또한 전방 페룰로의 적당한 구동력을 보장한다. 여러 다른 후방 페룰의 구성이 본 명세서에 예시되었지만, 후방 페룰 구성의 여러 개념은 단일 페룰형 연결구에도 사용될 수 있다.

도 27에 예시된 페룰은 외부 노치(300')를 포함한다. 도 28의 FEA 예시는 이러한 외부 노치(300')가 후방 페룰의 노즈부(652)에서 상당한 힌지 효과를 어떻게 발생시키는지를 보여준다. 외부 노치(300)는 반경방향으로 연장하는 크라운(302)에 의해 경계가 형성된다. 이 크라운(302)은 관의 벽이 얇거나 연결구의 구성 중에 관이 쉽게 변형되는 경우 전방 페룰 아래에서 후방 페룰(22')의 노즈부가 (예컨대, 텔레스코프식으로) 미끄러지는 것을 방지하는 역할을 한다. 크라운이 없는 경우, 후방 페룰의 노즈부를 붕괴시킨 얇은 관의 벽이 전방 페룰의 캐밍 마우스 밖으로 가압되어 전방 페룰 아래에서 미끄러지므로, 적절한 연속적인 잡아당김을 방해하고 어느 한쪽의 페룰에 의한 파지가 약해진다. 크라운(302)은 잡아당기는 동안 전방 페룰의 내부 캐밍 마우스와 접촉 상태를 유지하는 것이 바람직하다.

바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였다. 본 명세서를 읽고 이해하면 변형예 및 변경예가 생각날 것이다. 첨부된 청구범위 내에 속하는 한 그러한 모든 변형예 및 변경예 또는 그 등가물을 포함하는 것으로 간주된다.

도 1은 널리 공지된 종래의 2개의 페룰 스웨이지 타입의 연결구를 도시하는 종방향 단면도.

도 1a는 완성 상태의 종래의 연결구를 도시하는 도 1의 원 영역의 확대도.

도 2는 도 1과 유사하지만, 후방 페룰을 통한 반력 전달을 향상시키도록 설계 변경된 후방 페룰을 합체시킨 연결구의 바람직한 실시예를 도시하는 도면.

도 3은 도 2의 원 영역을 크게 확대시킨 도면.

도 4는 후방 페룰의 바람직한 형태의 상세한 부분 단면도.

도 5는 후방 페룰의 바람직한 제2 형태를 도시하는 도 4와 유사한 단면도.

도 6은 초기의 완성시 전방 페룰과 너트 사이에 배치된 후방 페룰(유한 요소 분석을 위해 그물 모양으로 도시함)을 특히 도시하는 도 1의 연결구의 단면도.

도 7은 응력 집중을 예시하는 완성 상태의 도 6의 연결구의 도면.

도 8은 본 발명의 기술에 따라 변경된 후방 페룰(유한 요소 분석을 위해 그물 모양으로 도시함)을 포함하는 연결구를 초기의 완성시 도시하는 단면도.

도 9는 응력 집중을 예시하는 완성 상태의 도 8의 연결구의 도면.

도 10은 본 발명의 기술에 따라 변경된 후방 페룰(유한 요소 분석을 위해 그물 모양으로 도시함)을 포함하는 연결구를 초기의 완성시 도시하는 단면도.

도 11은 응력 집중을 예시하는 완성 상태의 도 10의 연결구의 도면.

도 12는 본 발명의 기술에 따라 변경된 후방 페룰(유한 요소 분석을 위해 그물 모양으로 도시함)을 포함하는 연결구를 초기의 완성시 도시하는 단면도.

도 13은 응력 집중을 예시하는 완성 상태의 도 12의 연결구의 도면.

도 14는 후방 페룰 형상의 상이한 기하학적 변형예의 표.

도 15는 2개의 페룰 연결구의 대안적인 실시예의 단면도.

도 16은 도 15의 실시예의 페룰 영역의 확대도.

도 17은 본 발명의 한 양태에 따른 만곡면을 갖는 후방 페룰의 부분적인 도면.

도 18은 잡아당기기 전에 전방 페룰 표면 및 구동 너트 표면과의 맞물림 위치에서 도시된 만곡형 후방 페룰의 부분적인 도면.

도 19는 응력 분포를 나타내도록 잡아당긴 상태에서 도시하는 도 18의 실시예의 도면.

도 20은 본 발명의 다른 실시예의 도면.

도 21은 만곡형 후방 페룰을 사용하지 않는 2개의 페룰 연결구의 응력 분포를 예시하는 도면.

도 22는 원주방향 오목부를 합체시킨 후방 페룰 구성의 다른 실시예를 예시하는 도면.

도 23a 내지 도 23f는 여러 대안적인 후방 페룰 종동면 프로파일을 예시하는 도면.

도 24a 내지 도 24g는 너트의 구동면에 만곡면이 마련된 본 발명의 대안적인 실시예의 도면.

도 25는 상이한 2개의 직경으로 형성된 원통형 내부 보어를 갖는 페룰의 다 른 대안적인 실시예의 도면.

도 26은 페룰 본체에 외부 노치 또는 오목부를 갖는 페룰의 다른 대안적인 실시예의 도면.

도 27은 노치 내부 보어, 만곡된 후방면, 외부 노치 및 페룰 노즈부 영역의 크라운부를 갖는 본 발명의 페룰의 다른 대안적인 실시예를 도시하는 도면.

도 28은 페룰의 노즈부에 생성된 응력 발생점으로부터 축방향으로 간격을 둔 고마찰 관 파지 영역의 본 발명의 한 양태를 예시하는 유한 요소 분석도.

Claims (14)

1. 관 단부 연결구 용 페룰로서,

   페룰 본체 상에 장착될 때 관 단부를 밀접하게 둘러싸는 거의 원통형의 내벽, 연결구를 잡아당기는(pull-up) 동안 캐밍면과 맞물리는 테이퍼형 노즈부, 및 페룰 본체의 후단부 상에 있고 연결구를 잡아당기는 동안 페룰 구동면과 맞물리는 종동면을 포함하는 페룰 본체로서, 상기 테이퍼형 노즈부는 전방 에지를 가지고,

   상기 페룰 본체는 스테인레스강을 포함하고 그 전체 표면에 걸쳐 케이스 경화(case hardened)되며, 상기 페룰 본체는 상기 거의 원통형의 내벽 내에 적어도 하나의 오목부를 지녀 적어도 상기 페룰 본체의 상기 전방 에지에 인접하는 원통형의 전방 섹션 및 상기 페룰 본체의 상기 후단부에 인접하는 원통형의 후방 섹션을 제공하고,

   연결구를 잡아당기는 것이 완료되었을 때 상기 페룰 본체는:

   상기 테이퍼형 노즈부의 전방 에지가 관 단부의 외부면을 침투(penetrate)하고;

   상기 후단부에 인접한 상기 후방 섹션의 적어도 일부가 관 단부의 외부면으로부터 반경방향으로 이격되며,

   상기 전방 섹션의 적어도 일부는 종방향 단면에서 볼 때 볼록형(convex)이고, 상기 볼록형 부분의 적어도 일부는 상기 전방 에지로부터 축방향으로 이격되고,

   상기 관 단부의 외부면 상에 스웨이징된(swaged) 영역을 지니는 것인 관 단부 연결구 용 페룰.
2. 제1항에 있어서, 상기 볼록형 부분은 상기 스웨이징된 영역의 적어도 일부를 차지하는 것인 관 단부 연결구 용 페룰.
3. 제1항에 있어서, 상기 볼록형 부분은 상기 원통형의 내벽의 거의 중앙 영역으로부터 형성되는 것인 관 단부 연결구 용 페룰.
4. 제1항에 있어서, 상기 전방 섹션과 상기 후방 섹션은 서로 다른 직경을 지닌 것인 관 단부 연결구 용 페룰.
5. 제4항에 있어서, 상기 후방 섹션은 상기 전방 섹션보다 더 큰 직경을 지닌 것인 관 단부 연결구 용 페룰.
6. 페룰로서,

   관 연결구로 사용될 때 일체로 남아 있는 거의 환형의 일체형(one-piece) 본체로서, 상기 본체는 페룰을 통과하여 본체의 전방 단부로부터 후방 단부까지 연장되는 중앙의 원통형의 내벽을 포함하고, 단일 오목부가 상기 전방 단부와 상기 후방 단부 사이에서 상기 내벽 내에 형성되며, 상기 내벽은 상기 오목부의 전방에 위 치하여 상기 전방 단부에 인접한 제1 부분과 상기 오목부의 후방에 위치하여 상기 후방 단부에 인접한 제2 부분을 지니는 거의 환형의 일체형 본체,

   테이퍼형 후방면을 지니고, 페룰 종동면을 제공하는 단부면을 구비하는 반경방향으로 연장되는 플랜지를 지닌 노즈부, 및

   상기 반경방향으로 연장되는 플랜지와 상기 노즈부 사이에 위치하고, 후방으로 점차 증가하는 반경방향 치수(radial dimension)를 지니도록 테이퍼된 테이퍼형 외벽을 포함하는 페룰.
7. 제6항에 있어서, 상기 테이퍼형 외벽은 상기 외벽의 원통형의 부분에 의해 상기 노즈부와 결합되는 것인 페룰.
8. 제6항에 있어서, 상기 오목부는 후방에 위치하고 상기 반경방향으로 연장하는 플랜지의 거의 축방향 치수 이내인 것인 페룰.
9. 제6항에 있어서, 상기 단부면은 컨투어링된(contoured) 면인 것인 페룰.
10. 제9항에 있어서, 상기 단부면은 볼록형인 것인 페룰.
11. 제6항에 있어서, 상기 본체는 그 전체 표면에 걸쳐 케이스 경화된 것인 페룰.
12. 제6항에 있어서, 상기 테이퍼형 외벽의 일부분과 상기 오목부의 일부분은 균일한 두께(t)를 지닌 벽 섹션을 형성하는 것인 페룰.
13. 제6항에 있어서, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 서로 다른 직경을 지닌 것인 페룰.
14. 제13항에 있어서, 상기 제2 부분은 상기 제1 부분보다 더 큰 직경을 지닌 것인 페룰.

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