KR20110113628A - 향상된 그립핑 어셈블리를 가지고 있는 푸시-피트 커넥터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 푸시-피트 파이프 커넥터(1)용 그립핑 어셈블리와 그것이 장착된 커넥터에 관한 것이다. 그러한 그립핑 어셈블리는 파이프(4)가 일단 삽입되었을 때 커넥터로부터 퇴출되는 것을 방지한다. 어셈블리는 그립핑 디바이스와 지지구조(10)를 포함하고 있다. 그립핑 디바이스는 반경 방향에서 내측으로 연장된 경사진 톱니들(11)과, 반경 방향에서 외측으로 연장된 경사진 레그들(12)을 포함하고 있다. 지지구조는 그립핑 디바이스의 레그들을 수용하기 위한 환형 그루브(15)를 포함하고 있다. 그루브(15)는 레그들의 외측과 대면하는 외벽(18)과, 레그들의 내측과 대면하는 내벽(16) 사이에 형성되어 있다. 반경 단면에서 보았을 때, 그루브의 폭(x)은 그루브의 입구(E) 가까이에서 좁고 그루브의 기저(B) 쪽으로 넓어진다.

Description

향상된 그립핑 어셈블리를 가지고 있는 푸시-피트 커넥터 {Push-fit pipe connector with improved gripping assembly}

본 발명은 파이프에 로드가 걸릴 때 삽입된 파이프를 커넥터 안으로 보유하도록 그립핑 어셈블리가 배열되어 있는 푸시-피트(push-fit)형의 파이프 커넥터에 사용되는 그립핑 어셈블리(gripping assembly)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그러한 그립핑 어셈블리가 장착된 커넥터들(connectors)에 관한 것이다.

그립핑 어셈블리는 예를 들어 JP 2005-180654에 개시되어 있다. 도 6은 파이프가 삽입된 직후의 어셈블리를 보여주고 있고, 도 7은 삽입된 파이프에 (퇴출 방향으로) 로드가 걸린 상태에서 동일한 그립핑 어셈블리를 보여주고 있다. 그립핑 어셈블리는, V형 또는 안장형 다면을 가지고 반경 방향에서 내측으로 연장되어 있는 경사진 톱니들과 반경 방향에서 외측으로 연장된 경사진 레그들을 포함하는 환형 그립핑 디바이스를 포함하고 있다. 또한, 어셈블리는 그립핑 디바이스의 레그들을 수용하기 위한 원추형 그루브로 구성된 지지구조를 포함하고 있다. 그루브는 경사진 외벽과 경사진 내벽 사이에 설정되어 있고, 이들 벽들은 동일한 경사각을 가지고 있다. 이러한 각도는 그립핑 디바이스의 레그들보다 더 큰 것으로 특정되어 있다. 본 명세서에서, 용어 "경사진(inclined)"은 커넥터의 중심축에 대한 참조에서 취해진 것이다.

파이프의 삽입 전에, 이러한 공지 그립핑 디바이스는 레그들의 끝단들이 그루브의 안쪽 경사진 벽에 대항해 있게 되고, 톱니들의 끝단들은 파이프의 경로 안쪽으로 돌출되어 있다. 삽입 동안에, 파이프는 이들 톱니들에 토크를 가하게 되고, 그로 인해 톱니들이 파이프의 경로의 바깥인 바깥쪽으로 비껴나도록 초래한다. 동시에, 그립핑 디바이스는 축 방향을 따라 끌려지게 되고, 이는, 내벽의 경사각이 레그들의 경사각보다 더 크다는 사실로 인해, 레그들의 끝단들이 내벽을 따라 움직이고 그것에 의해 바깥쪽으로 압박되도록 초래한다.

이러한 공지 그립핑 어셈블리의 단점은 톱니들과 레그들의 변형이 상대적으로 큰 삽입력을 요구한다는 점이다. 또한, 그립핑 디바이스에 축적된 변형 에너지는 톱니들이 파이프의 외면에 대해 매우 강하게 편향되도록 초래하게 된다. 이는 외면이 긁히는 것을 초래할 수 있고, (삽입 방향에서 보았을 때) 그립핑 디바이스의 아래쪽인 상기 표면을 따라 누설방지 봉입을 얻기 어렵게 만든다. 결과적으로, 그립핑 디바이스의 위쪽으로, 봉입이 파이프의 내측에 대해 행해지거나 파이프의 외측에 대해 행해져야 한다. 첫 번째 방식(상기 선행기술 JP 2005-180654에 설명되어 있음)은 파이프의 안쪽에 봉입을 지지하기 위한 추가적인 마개(spigot)가 커넥터에 장착되는 것을 요구한다. 그러한 내부적 밀봉 커넥터는 임의의 유형의 파이프에 적절하지 않으며, 예를 들어, 구리 파이프에 적절하지 않다. 두 번째 방식(그립핑 디바이스의 봉입 업스트림)은 설치 실수(installation errors)를 초래할 수 있다. 봉입 링의 저항으로 인해 설치자가 조인트가 이미 되었다고 잘못 예상하도록 초래할 수도 있기 때문에, 파이프가 충분히 삽입되지 않을 수 있다. 더 나아가, 파이프가 그립핑 디바이스에 의해 적절하게 보유되어 있지 않게 되므로, 사용 중에 떨어져 나갈 수도 있다.

본 발명의 목적은 공지 그립핑 어셈블리의 단점들을 극복하거나 적어도 줄일 수 있는 유형의 그립핑 어셈블리를 제공하는 것이다.

그러한 목적에서, 본 발명에 따른 그립핑 어셈블리는, 그립핑 디바이스의 레그들(legs)를 수용하기 위한 그루브(groove)가 반경 단면에서 보았을 때 그루브의 입구(entrance) 쪽으로부터 그루브의 기저(base) 쪽으로 증가하는 폭을 가지고 있다.

그러한 구조 덕분에, 그루브에 수용된 레그들은 소정의 각도 이상으로 회전할 수 있고, 그로 인해 전체 그립핑 디바이스가 그것의 위치를 (즉, 접선축(tangential axis)을 따라) 회전할 수 있게 된다. 따라서, 파이프의 삽입시 토크를 받을 때, 변형 또는 비껴나게 되기 보다는, 톱니들(teeth)은 (적어도 초기에) 경로의 바깥으로 회전하게 될 것이다. 그립핑 디바이스를 회전시키는 것은 톱니들을 변형하는 것보다 작은 힘을 요구할 것이기 때문에, 삽입력은 낮아질 수 있다. 또한, 파이프의 외면에 대해 톱니들을 편향시키는 탄력적인 변형력이 훨씬 낮아지거나 또는 거의 없어지기 때문에, 톱니들에 의해 파이프가 손상될 위험은 낮아지게 될 것이다. 결과적으로, 봉입(seal)은 그립핑 디바이스의 아래쪽으로, 즉, 그립핑 디바이스를 통과하는 파이프의 일부를 따라, 배열될 수 있다. 이는 상향 봉입(upstream seal) 또는 내부 봉입(inner seal)과 관련하여 앞서 설명한 단점들을 방지할 수 있다.

그루브의 넓어짐(widening)은 어떠한 유형으로도 일어날 수 있는 바, 예를 들어, 선형(linear), 점진적, 누감적(degressive) 등일 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 내벽(inner wall)에는 그루브의 입구에 볼록하게 구부러지거나 또는 둥근 엣지가 형성되어 있을 수 있다. 그러한 엣지는 삽입 방향에서 그립핑 디바이스를 위한 스토퍼(stopper)로 작용할 수 있고, 또한 받침점(fulcrum)으로 작용할 수도 있다. 결과적으로, 그립핑 디바이스의 정지 및/또는 회전은 고정된 소정의 위치에서 일어날 수 있다. 그렇기 때문에, 파이프의 결합 동안에 그립핑 디바이스의 거동은 적어도 어느 정도 제어될 수 있으며, 이는 지지구조의 나머지(특히 그루브의 형상)이 바람직한 방향에서 그립핑 디바이스를 지지하고 또한 유도하는 크기를 가지도록 허여 한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 그루브를 넘어서 연장되어 있는 외벽(outer wall)에는 오목하게 구부러지거나 둥근 견부(shoulder)가 형성되어 있다. 이러한 견부는 삽입된 파이프에 로드가 걸릴 때 그립핑 디바이스를 위한 스토퍼로 작용하게 되고, 그로 인해 파이프와 그립핑 디바이스가 퇴출 방향(withdrawal direction)으로 움직이는 것을 제한한다. 견부는 또한 그립핑 디바이스를 위한 받침점으로 작용할 수도 있으며, 이는 톱니들이 파이프를 더 깊이 물도록 하는 방향으로 디바이스가 회전하는 것을 가능케 한다.

견부의 특정 형상, 즉, 볼록하게 구부러진 형상 덕분에 그립핑 디바이스는 고정된 소정의 위치에서 멈추게 될 것인 바, 이는 그 위치에서의 그것의 정확한 방향(즉, 접선축에 따라 그것의 회전각)에 관계없고 또한 그 위치에서의 그것의 변형(즉, 톱니들 및/또는 레그들이 이전의 삽입 및 퇴출 과정 동안에 안쪽 또는 바깥쪽으로 변형된 정도에 의해 결정되는 정점의 크기)에 관계가 없다. 이는, 예를 들어, 그립핑 디바이스가 견부에 도달할 때 그립핑 디바이스의 정확한 정지 위치와 뒤이은 회전 가능성이 그립핑 디바이스의 모멘텀적인 회전 및 변형에 크게 좌우되게 되는 앞서 설명한 선행기술 JP 2005-180654에 개시되어 있는 바와 같은 V형 견부와 반대이다. 그립핑 디바이스의 이러한 모멘텀적인 회전 및 변형은, 예를 들어, 사용된 파이프의 외경에서의 공차 대역(tolerance band)로 인해 어느 순간에 변화될 수도 있다. 예를 들어, 상대적으로 큰 외경을 가진 파이프의 경우, 더 작은 파이프들보다, 톱니들은 그립핑 디바이스가 견부에 도달하는 시간까지 더 비껴갈 수도 있다. 결과적으로, 그립핑 디바이스의 정점은 더 작을 것이고 파이프의 퇴출시 V형 견부 내로 더 가압되게 될 것이다. 이는, 파이프의 퇴출이 더 늦은 위치에서 멈추도록 야기할 뿐만 아니라, 그립핑 디바이스가 견부에 밀려 들어가도록 초래하여, 톱니들이 파이프에 대한 그립핑을 증가시키도록 회전할 수 있는 기회를 거의 주지 않게 될 것이다. 견부 내로 더 진행된다면, 그립핑 디바이스의 레그들은 그루브로부터 이탈될 수도 있으며, 이는 그립핑 디바이스의 정상적인 작동에 해로울 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 그립핑 디바이스의 기하학적 형상은 그립핑 디바이스가 소정의 계획된 바에 따라 적절히 작용하도록 허여하고, 파이프의 외경에 대한 생산 공차 및/또는 파이프의 로딩 상태에서의 변화 등과 같은 외부 변수들에 의해 실질적으로 좌우되지 않도록 해준다. 결과적으로, 그립핑 디바이스는 우수한 삽입 특성들(예를 들어, 낮은 삽입력, 파이프 표면에 대한 긁힘이 거의 없음 등)과 우수한 보유력(예를 들어, 파이프의 최소 손상과 약화를 가져오는 효과적인 그립핑력, 톱니들의 제한된 침입 깊이 등)을 특징 짓도록 설계될 수 있다.

톱니들의 침입 깊이의 제한은 본 발명에서 그립핑 디바이스의 최대 회전각을 조절하여 얻어질 수 있다. 이는 또한, 앞서 설명한 바와 같이, 견부가 그립핑 디바이스의 단부 위치를 정확하게 설정하고, 그루브가 상기 단부 위치에서 디바이스의 최대 허용 회전각을 실질적으로 결정하도록, 견부와 그루브의 디자인을 서로 맞춤으로써 수행될 수 있다. 따라서, 톱니들의 최대 회전각은 정확하게 조절될 수 있고, 그로 인해 그것의 파이프 내로의 침입 깊이를 조절할 수 있다. 이는 특히 베리얼 파이프 또는 금속 플라스틱 파이프 등과 같은 다층 파이프들과 관련될 수 있다. 이는, 톱니가 소정의 층을 침입할 때 예를 들어 파이프의 무결성을 손상시키거나 (금속 플라스틱 파이프의 경우) 전자-침식(electro-corrosion)를 초래하게 되는 경우에, 그러한 층을 톱니가 침입하는 것을 방지하는데 도움이 될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 그립핑 어셈블리의 톱니들의 수는 홀 수 있다. 그러한 홀 수개의 톱니들은 파이프를 삽입할 때 축상 정렬을 용이하게 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 톱니들의 폭은, 사용시 그립핑 어셈블리에 삽입될 수도 있는 파이프, 즉, 그립핑 어셈블리가 사용 의도한 파이프의 바깥 원주에 대응하는 피치 서클(pitch circle)에서 적어도 측정할 때, 인접한 톱니들 사이의 간격들의 폭과 실질적으로 동일할 수 있다 (파이프들은 일반적으로 표준 외경으로 되어 있다. 따라서, 파이프 커넥터들과 그립핑 어셈블리들 또한 상기 표준 파이프 크기에 따라 표준 크기로 되어 있다). 따라서, 그러한 디자인의 경우, 그립핑 되지 않은 파이프 부위들의 폭은 파이프의 그립핑된 부위들의 폭과 실질적으로 동일할 것이고, 이는 이후 더 설명하게 되는 바와 같은 이점들을 가진 대략 50%의 접촉 비율(contact ratio)를 초래한다.

본 명세서에서, 접촉 비율은 그립핑 어셈블리, 특히 그것의 톱니들이 삽입된 파이프와 접촉되는 원주 길이로서 정의되고 상기 파이프의 전체 원주 길이의 백분율로 표현된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 그립핑 어셈블리는 다른 외경의 파이프들을 결합하는데 사용될 수도 있다. 이 경우, 각각의 그립핑 어셈블리들의 접촉 비율은 바람직하게는 전체 직경 범위에 걸쳐 실질적으로 일정하게 유지된다. 그렇게 함으로써, 이른바 "bite off" 현상의 발생이, 특히, 예를 들어 20 mm 이상의 상대적으로 큰 외경을 가진 파이프들에 대해, 줄어들게 된다.

선행기술의 그립핑 어셈블리들은 파이프 외경에 따라 접촉 비율이 증가하는 경향이 있는 것으로 관찰되었다. 예를 들어, 상대적으로 작은 파이프들의 경우에 접촉 비율이 40% 전후임에 반하여, 더 큰 파이프들의 경우에 접촉 비율이 60% 이상으로 클 수 있다. 본 출원인은 그립핑된 파이프의 궁극적인 강도는 "그립핑되지 않은(un-gripped)" 부위들, 즉, 그립핑 어셈블리의 인접 톱니들 사이에 연장되어 있는 파이프의 부위들에 의해 거의 결정된다는 것을 인지하였다. 이들 그립핑되지 않은 부위들이 너무 작게 되면, 국부적인 응력이 상기 부위들이 항복되지 시작하는 지점에 도달할 수 있어서, 불가피하게 파이프가 "bitten off"되는 것을 초래한다. 따라서, 적당한 접촉 비율을 선택하고 그러한 비율을 전체 직경 범위에 걸쳐 일정하게 유지함으로써, 항구적인 무결성이 전체 반경 범위에 걸쳐 달성될 수 있다. 물론, bite-off 현상에 대한 민감성은 각각의 파이프들의 벽 두께, 파이프 및/또는 그립핑 어셈블리의 소재, 그립핑 톱니들의 "bite" 깊이, 파이프가 받게 되는 전체 로드 조건들 등과 같은 기타 변수들에 의해 영향을 받을 수는 있다. 따라서, 최적 접촉 비율은 범위 및 의도한 용도 따라 달라질 수 있다.

일반적으로, 톱니들이 충분한 강도를 가지는 것을 보장하고 충분한 전체 그립핑력을 얻기 위해서는 바람직한 접촉 비율이 30% 내지 40% 이상이고, 그립핑되지 않은 부분이 bite off 문제를 방지하기에 충분한 강도를 가지는 것을 보장하기 위해서는 바람직한 접촉 비율이 60% 내지 70% 이하일 것이다. 대략 50%의 접촉 비율은, 한편으로는 충분한 그립핑을 제공하고 다른 한편으로는 파이프의 무결성을 보장하는 측면에서는. 최적의 결과를 제공할 수 있다. 용어 "일정한(constant)"은 너무 제한적으로 해석되지는 말아야 한다. 용어 "실질적으로(substantially)"는, 실제적으로 커넥터가 사용되는 파이프들의 외경과 커넥터 및 그립핑 어셈블리들 자체에 대한 피할 수 없는 제조 공차로 인해, 실제 접촉 비율은 명목 값(nominal value)으로부터 약간의 편차를 보일 수 있기 때문에, 일정한 명목 값에 대해 고려될 수 있는, 예를 들어, +/- 5%와 같은 소정의 여부를 허여하는 것으로 사용되었다.

일정한 접촉 비율은 톱니들의 크기를 실질적으로 일정하게 유지하면서 외경을 가진 톱니들의 수를 늘려서 얻어질 수도 있다. 또 다른 방식으로서, 전체 직경 범위에 걸쳐 톱니들의 수를 동일하게 하면서, 톱니들의 크기가 증가할 수도 있다. 물론, 그 조합도 가능하며, 그로 인해 톱니들의 크기와 수 둘 다 변경된다.

일정한 접촉 비율과 그것의 구성요소들이 주요 청구항의 제한적 요소들을 포함하지 않는 그립핑 어셈블리의 범위에 유익하게 적용될 수도 있음을 주목할 필요가 있다. 사실, 일정한 접촉 비율은, 예를 들어, 회전 보다는 웨지 거동(wedge action) 또는 몇몇 기타 그립핑 개념에 기반한 그립핑 어셈블리들에 적용될 수도 있다.

본 발명에 따른 그립핑 어셈블리의 바람직한 실시예들과 그것이 장착된 커넥터들은 이후의 청구항들에 개시되어 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 그립핑 디바이스는, 파이프의 외경에 대한 생산 공차, 파이프의 로딩 상태에서의 변화 등과 같은 외부 변수들에 의해 실질적으로 좌우되지 않으며, 낮은 삽입력, 파이프 표면에 대한 긁힘이 거의 없는 등 우수한 삽입 특성과, 파이프의 최소 손상과 약화를 가져오는 효과적인 그립핑력, 톱니들의 제한된 침입 깊이 등 우수한 보유력을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 그립핑 어셈블리를 가진 커넥터의 단면을 보여주고 있고, 여기서 그립핑 어셈블리는 파이프를 수령할 준비가 된 상태이다;
도 2는 도 1의 그립핑 어셈블리의 확대를 보여주고 있다;
도 3은 본 발명에 따른 그립핑 어셈블리에서의 사용을 위한 그립핑 디바이스의 실시예를 상부 평면에서 보여주고 있다;
도 4는 도 3의 그립핑 디바이스를 사시도로 보여주고 있다;
도 5는 작동 상태에 있는 본 발명에 따른 그립핑 어셈블리를 보여주고 있는 바, 좌측은 파이프의 삽입 직후의 그립핑 어셈블리를 보여주고 있고, 우측은 파이프에 퇴출 방향에서 로드가 걸린 그립핑 어셈블리를 보여주고 있다;
도 6은 파이프를 삽입한 직후의 도 5의 좌측에 비교될 수 있는 상태에서 선행기술의 그립핑 어셈블리를 보여주고 있다;
도 7은 삽입된 파이프에 퇴출 로드가 걸린 상태인 도 5의 우측에 비교될 수 있는 상태에서 도 6의 선행기술의 그립핑 어셈블리를 보여주고 있다.

본 발명을 설명하기 위하여, 그것의 예를 첨부하는 도면들을 참조하여 이하에서 설명한다.

본 명세서에서, 동일 또는 대응 부분들은 동일 또는 대응 참조번호를 가지고 있다 (도 6 및 7에 개시되어 있는 선행기술의 예들은 제외함).

도 1은 파이프(4) (도 5에 도시되어 있음)를 수령하기 위한 구멍(bore: 3)을 가진 소켓(2)를 포함하고 있는 본 발명에 따른 푸시-피트 커넥터(1)를 보여주고 있다. 구멍(3)에는 그립핑 어셈블리(5)가 형성되어 있고, 봉인(6) 및/또는 방출 칼라(release collar: 7)도 형성되어 있다.

커넥터(1)은, 예를 들어, 파이프의 두 길이들을 함께 결합시키기 위한 커플링 또는 엘보나 T-정션, 매니폴드 또는 벨브와 같이 더욱 복합한 피팅 등과 같이, 파이프의 단부에 형성될 수도 있고 또는 피팅(fitting)의 일부일 수도 있다. 이들 피팅들의 일부는 기타 소켓들을 포함할 것이고, 여기에 설명되어 있는 것에 유사한 구조를 가질 필요가 없을 수도 있다. 커넥터(1)와 특히 소켓(2)은, (폴리부틸렌 등과 같은) 다양한 플라스틱들과 (황동 등과 같은) 금속들 및 이들의 조합을 포함하여 매우 다양한 소재들로부터 형성될 수 있다.

봉인(6)은, 파이프(4)가 구멍(3) 내부로 완전히 수령되었을 때, 구멍(3)의 반경 방향의 내면과 파이프(4)의 반경 방향의 외면 사이에 밀봉을 초래하도록 형성되어 있다. 본 실시예에서, 봉인(6)은 파이프(4)의 삽입 방향(I)에서 보았을 때 그립핑 어셈블리(5)의 아래쪽에 위치하고 있다. 봉인(6)의 특정 형상과 구조는 본 발명과 관련되어 있지는 않으며, 매우 다양한 봉인들이 해당 부위에서 사용될 수도 있다.

도 2에서 최선의 형태로 개시되어 있는 바와 같이, 그립핑 어셈블리(5)는 그립핑 디바이스(8)과 지지구조(10)를 포함하고 있고, 이들은 소켓(2)의 구멍(3) 내부에 동축 상으로 수용되어 있다.

도 3 및 4는 본 발명에 따른 그립핑 디바이스(8)의 하나의 실시예를 보여주고 있다. 그립핑 디바이스(8)은, 경사진 톱니들(11)이 반경 방향에서 내측으로 연장되어 있고 경사진 레그들(12)이 반경 방향에서 외측으로 연장되어 있는, 실질적으로 V 형상의 단면 구조를 가지고 있다. 톱니들(11)과 레그들(12)은, 그립핑 디바이스(8)의 정점(14)를 함께 형성하고 있는 절곡 교차부들(13)에 의해, 상호 연결되어 있다. 본 실시예에서, 톱니들(11)의 폭(w)은, 그립핑 디바이스(8)의 치수가 결정되는 파이프 단부(4)의 외경에 대응하는 피치 서클(S)를 따라 측정할 때, 인접 톱니들(11) 사이 간격들의 폭(w')에 대응한다. 결과적으로, 파이프(4)를 삽입할 때, 그립핑되지 않은 파이프 부분들의 폭(w')은 그립핑된 부분들의 폭(w)와 실질적으로 동일해져서, 대략 50%의 유익한 접촉 비율을 초래한다. 또 다른 잇점은, 이들 설계 규칙이 다른 직경의 파이프들에 대한 다른 크기의 그립핑 디바이스들(8)에 용이하게 전달될 수 있어서, 직경에 따른 어떠한 표준화 정도를 가능하게 한다는 것이다. 그립핑 디바이스(8)은 매우 다양한 물질들, 바람직하게는, 금속 또는 다양한 플라스틱들 또는 이들의 조합과 같은 유연한 물질들로 형성될 수 있다.

지지구조(10)는 그립핑 디바이스(8)의 레그들(12)를 수령할 있도록 구성되어 있는 환형 그루브(15)를 포함하고 있다. 그루브(15)는 내벽(16)과 외벽(18) 사이에 설정되어 있다. 이들 벽들(16, 18)은 파이프(4)의 삽입 방향(I)에 대한 대향 방향으로 줄어드는 반경을 가지고 있다. 외벽(18)의 반경은 내벽(16)의 반경보다 더 줄어든다. 따라서, 그루브(15)는 그것의 기저(B)에서 최대 폭(X)를 가지고 입구(E)에 가까이에서 최소 폭을 가진다. 비록 도 2에서 이들 벽들(16, 18)이 경사진 원추 형상을 가지는 것으로 개시되어 있지만, 또 다른 실시예들에서, 반경 감소는 비선형적 특성을 가질 수도 있다.

내벽(16)은 그루브(15)의 입구(E)에서 볼록하게 둥근 엣지(20)로서 마감된다. 외벽은 그루브(15)의 입구(E)를 넘어서 오목하게 둥근 견부(22)로서 마감된다.

예시된 실시예에서, 내벽(16)은 실질적으로 삼각 단면을 가진 환형 시트(17)의 외측 측면에 의해 형성된다. 외벽(18)은 소켓(2)의 일부를 형성하는 밀봉 캡(19)의 내면에 의해 형성된다. 그러한 모듈화 구조는 생산 편의성을 제공할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 커넥터(1) 및/또는 지지구조(10)은 단일 합체로 형성될 수도 있고, 다른 방식으로 함께 결합되는 부품들로 만들어질 수도 있다.

이제, 도 1, 2 및 5를 참조하여, 그립핑 어셈블리(5)의 작동을 설명한다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 내벽(16)과 그립핑 디바이스(8)은, 그립핑 디바이스(8)이 언로드된 상태에서, 레그들(12)의 끝단들이 그루브(15)의 입구(E)에 가까이 위치한 내벽(16)의 부위에 대항한 상태로 있게 하는 크기로 되어 있다.

파이프(4)가 구멍(3) 내부로 삽입될 때, 이는 그립핑 디바이스(8)가 축상에서 안쪽으로 움직이고, 화살표(R1)으로 표시된 방향에서 접선 축을 따라 회전하도록 초래한다. 이러한 움직임들은 동시에 또는 (특정한 순서 없이)연속적으로 일어날 수 있다. 회전은 톱니들(11)에 토크를 가하는 파이프(4)에 의해 야기되고, 그루브(15)의 넓은 형상에 의해 가능하게 되며, 이는 레그들(12)이 반경 방향에서 바깥 쪽으로 회전하게 한다 (도 2에서 상부 방향에 대응함). 그립핑 디바이스(8)의 축상 움직임 동안에, 레그들(12)은 내벽(16)의 경사진 면을 다라 움직일 수도 있으며, 이는 레그들(12)이 윗쪽으로 회전하는 것을 더 초래할 수도 있다.

회전은 그립핑 디바이스(8)를 관통하는 경로가 확장되도록 초래하고, 그로 인해 파이프(4)는 거의 저항을 받지 않고 긁힐 위험성이 거의 없이 통과될 수 있다. 톱니들(11)은 파이프(4)의 경로 바깥으로 구부러진다기 보다는 본질적으로 회전한다. 이러한 회전은 절곡(변형)보다 힘을 덜 요구하기 때문에, 파이프(4)는 힘을 거의 들이지 않고 삽입될 수 있다.

파이프(4)가 완전히 삽입되었을 때, 그립핑 디바이스(8)는 그것의 정점이 내벽(16)의 둥근 엣지(20) 상에 놓이면서 있게 될 수도 있다. 톱니들(11)은 파이프(4)의 경로로부터 완전히 회전되게 될 것이고, 이러한 회전의 마지막 부분은 탄력적인 변형을 통해 초래될 수도 있을 것이다.

이러한 탄력적인 변형은 톱니들(11)이 파이프(4)의 외면에 대해 편향되지만 줄어든 힘이 갖도록 초래할 것이다. 레그들(12)은 그것의 끝단들이 어셈블리(5)의 외벽(18)에 접할 때까지 윗쪽으로 회전하게 될 것이다.

사용시, 조인트는 가압될 것이고, 이는 도 5의 우측에서 보는 바와 같이, 파이프(4)가 축 방향으로 로드가 걸리게 초래한다. 이는 화살표(L)이 가리키는 방향으로 파이프(4)를 압박할 것이고, 그립핑 디바이스(8)이 견부(11)에 접할 때까지 끌어낼 것이다. 파이프(4)가 더 퇴출될 때, 그립핑 디바이스(8)은 받침점(fulcrum)으로서 견부(22)를 사용하여 R2의 방향으로 회전할 수도 있으며, 그로 인해 톱니들(11)이 파이프(4)를 더 깊이 물어서 잡는 것을 강화시켜, 결과적으로 파이프(4)의 더 이상의 퇴출을 막는다. 물론, 그립핑 디바이스(8)의 회전은 견부(22)에 도달하기 전에 이미 시작될 수도 있다.

파이프(4)를 빼내기 위하여, 방출 칼라(7)을 그것의 전단 엣지가 톱니들(11)에 작용할 수 있게 축상에서 안쪽으로 구멍(3) 내로 압박할 수도 있다. 안쪽으로의 더한 압력은 톱니들(11)이 파이프의 외면으로부터 떨어지도록 초래하고, 그로 인해 파이프(4)가 구멍(3)으로부터 퇴출될 수 있게 된다. 그러한 다음 커넥터(1)는 재사용될 수 있다.

커넥터(1)는, 예를 들어, 10 mm 이하부터 32 mm 이상의 범위에서, 서로 다른 직경을 가진 파이프들을 연결하기 위해 다른 크기를 가질 수도 있다. 이들 수치들은 결코 본 발명의 보호 범주를 한정하는 것으로 해석되지 않는다. 커넥터들(1)은 설명한 바와 같은 그립핑 어셈블리(5)가 모두 구비되어 있을 수도 있고, 바람직하게는 전체 직경 범위에 거쳐 실질적으로 일정한 접촉 비율을 가진 그립핑 어셈블리들이 구비되어 있을 수도 있다. 물론, 그러한 일정한 접촉 비율은, 도 1 내지 5에 개시되어 있는 것과는 다른 또 다른 그립핑 디바이스(8) 및/또는 또 다른 지지구조(10)을 가진 다른 유형의 그립핑 어셈블리들(5)을 가지고 얻어질 수 있다.

그립핑 어셈블리(5)의 작동 및 구조적 특징들의 또 다른 이점들에 대한 논의는, 본 명세서의 도입 부분에 서술된 것을 참조한다.

본 발명은 명세서 및 도면에 제공된 예시적인 실시예로 결코 한정되지 않는다. 개시되어 있고 기재되어 있는 실시예의 모든 조합들(또는 그것의 일부 조합들)은 본 명세서에 합체되는 것으로 명료하게 이해되며, 본 발명의 범주 내에 속하는 것으로 명료하게 이해된다. 더욱이, 많은 변형들이 하기 청구항들에서 정의된 바와 같이, 본 발명의 범주내에서 가능하다.

Claims (14)

1. 삽입된 파이프(pipe: 4)가 푸시-피트 파이프 커넥터(push-fit pipe connector: 1)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위한 푸시-피트 커넥터(1)용 그립핑 어셈블리(gripping assembly: 5)로서, 상기 어셈블리(5)는, 그립핑 장치(gripping device: 8)와 지지구조(supporting structure: 10)를 포함하고 있고, 상기 그립핑 장치(8)는 반경 방향에서 내측으로 연장된 경사진 톱니들(teeth: 11) 및 반경 방향에서 외측으로 연장된 경사진 레그들(legs: 12)를 가지며, 상기 지지구조(10)는 상기 그립핑 장치(8)의 레그들(12)를 수용하기 위한 환형 그루브(annular groove: 15)를 포함하고 있고, 상기 그루브(15)는 레그들(12)의 외측을 대면하는 외벽(outer wall: 18)과 레그들(12)의 내측을 대면하는 내벽(inner wall: 16) 사이에 형성되어 있고, 반경 단면에서 본 그루브(15)의 폭(X)은 그루브(15)의 입구(entrance: E) 근처에서 좁고 그루브의 기저(base: B) 쪽으로 넓어지는 것을 특징으로 하는 그립핑 어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서, 그루브의 입구(E)에서 내벽(16)은 볼록하게 둥근 엣지(convexly rounded edge: 20)로 마감되는 것을 특징으로 하는 그립핑 어셈블리.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 외벽(18)은 그립핑 장치(8)의 스토퍼(stopper) 및/또는 받침점(fulcrum)으로 작용하도록 그루브(15)를 넘어 연장되어 있고, 오목하게 둥근 견부(concavely rounded shoulder: 22)로 연속되어 있는 것을 특징으로 하는 그립핑 어셈블리.
4. 이전 청구항들 중 어느 하나에 있어서, 상기 지지부재(10)는 실질적으로 삼각 단면을 가진 시트(seat: 17)를 포함하고 있고, 상기 시트(17)의 반경 방향의 외측 측면(radial outer flank)은 그루브(15)의 내벽(16)을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 그립핑 어셈블리.
5. 이전 청구항들 중 어느 하나에 있어서, 삽입된 파이프(4)와 주변 커넥터(1)를 따라 봉입를 초래하기 위해, 삽입 방향(I)에서 보았을 때, 그립핑 장치(8)의 아래쪽에 위치한 봉인(seal: 6)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그립핑 어셈블리.
6. 이전 청구항들 중 어느 하나에 있어서, 상기 그립핑 장치(8)와 내벽(16)의 크기는, 상기 그립핑 장치(8)가 장착되지 않은 상태에서, 그루브(15)의 입구(E) 가까이에서, 적어도 기저(B)보다 그루브(15)의 입구(E)에 가까이 위치하는 내벽(16)의 일부에 대해 레그들(12)의 끝단(tips)이 있게 하는 크기인 것을 특징으로 하는 그립핑 장치.
7. 이전 청구항들 중 어느 하나에 있어서, 상기 그립핑 장치(8)는 홀수의 톱니들(11)을 가지는 것을 특징으로 하는 그립핑 장치.
8. 이전 청구항들 중 어느 하나에 있어서, 상기 그립핑 장치(8)의 톱니들(11)은, 사용시 그립핑 어셈블리(5)에 삽입될 수 있는 파이프(4)의 바깥쪽 원주(outer circumference)에 대응하는 피치 서클(pitch circle: S)에서 적어도 측정할 때, 인접한 톱니들(11) 사이 간격들의 너비(w')와 실질적으로 동일한 폭(w)을 가지는 것을 특징으로 하는 그립핑 장치.
9. 파이프 직경의 범위를 수용하도록, 서로 다른 크기의 푸시-피트 커넥터들(1)을 위한 일련의 그립핑 어셈블리들(5)로서, 각각의 그립핑 어셈블리(5)의 접촉 비율(contact ratio)는 직경 범위에 걸쳐 실질적으로 일정하고, 상기 접촉 비율은 그립핑 장치(8)가 삽입된 파이프(4)에 접촉한 원주 길이(circumferential length)로 정의되고, 해당 파이프의 전체 원주 길이의 백분율로 표시되는 것을 특징으로 하는 일련의 그립핑 어셈블리들.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 접촉 비율의 값은 대략 30%보다 크고, 바람직하게는 대략 40%보다 크며, 대략 70%보다 작고, 바람직하게는 대략 60%보다 작으며, 가장 바람직하게는 대략 50% 전후인 것을 특징으로 하는 일련의 그립핑 어셈블리들.
11. 제 9항 또는 제10항에 있어서, 상기 직경 범위에 걸쳐 접촉 비율 값은 명목 값의 +/- 5%보다 작은 편차를 갖는 것을 특징으로 하는 일련의 그립핑 어셈블리들.
12. 제 9 항 내지 제 11 항의 어느 하나에 있어서, 각각의 그립핑 장치들(8)은 직경 범위에 걸쳐 동일한 수의 톱니들(11)을 가지는 것을 특징으로 하는 일련의 그립핑 어셈블리들.
13. 제 9 항 내지 제 12 항에 있어서, 상기 그립핑 장치(8) 당 톱니들의 개수는 의도한 각각의 그립핑 어셈블리들(5)의 파이프 직경에 따라 증가하는 것을 특징으로 하는 일련의 그립핑 어셈블리들.
14. 파이프(4)를 수령하도록 소켓(2)과, 이전 청구항들 중 어느 하나에 따른 그립핑 어셈블리(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 푸시-피트 파이프 커넥터(1).

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