KR20120020094A - 크림프형 커플링, 크림핑 공구, 및 크림핑 방법 - Google Patents
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Abstract
크림핑에 의해 설치되는 커플링은 파이프 요소를 수용하는 링에 의해 둘러싸이는 개방 단부에서 일정 각도로 배향되는 원추형 표면을 갖는다. 다이는 크림핑 공구의 조에서 커플링을 향해 반경 방향으로 이동하고 커플링을 파이프에 고정시키는 크림프를 달성하도록 단일 접촉선을 따라 원추형 표면과 결합한다. 반경 방향 성분이 크림프를 달성하고, 축방향 성분은 시일이 위치하는 커플링 내의 채널을 변형시킨다. 시일은 커플링과 파이프 사이에서 변형되어 유밀식 조인트를 달성한다. 커플링은 반경 방향으로 바깥쪽으로 돌출하는 원주 방향 리브를 가질 수 있다. 정합 도그는 커플링과 결합하여 축방향 힘 성분에 대한 반응면을 제공한다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2009년 4월 2일자로 출원되고 본 명세서에 참조로 포함되는 미국 가출원 번호 제 61/165,985호를 기초로 하고 우선권을 주장한다.
본 발명은, 커플링을 파이프 요소에 크림핑하여 파이프 요소를 단부 대 단부 결합하는 커플링(coupling)에 관한 것이다.
파이프 요소를 단부 대 단부 결합하도록 파이프 요소에 크림핑되는 파이프 커플링은 간단하고 저렴하다. 통상적으로, 하나 이상의 파이프 요소가 관형 커플링 내에 수용된다. 크림핑 동안, 커플링과 파이프 요소를 형성하는 재료, 일반적으로 금속은 영구적인 세트(permanent set)를 취하기 위해 소성 변형된다. 커플링 및 파이프 요소에 의해 추정되는 변형된 형태는, 그렇지 않으면 파이프 요소를 커플링으로부터 분리하는 경향이 있는 내압, 결과적인 추력 하중(thrust load) 또는 외부 하중을 받을 때에 파이프 요소를 커플링과 결합 상태로 유지하도록 협동한다. 이 명세서에서, "파이프 요소(pipe element)"라는 용어는, 임의의 파이프형 물품, 예컨대 파이프 스톡(pipe stock)뿐만 아니라, 펌프, 밸브, 스트레이너(strainer) 등과 같은 장치의 일부일 수 있는 파이프 세그먼트(pipe segment)를 의미한다.
도 1과 도 2는 파이프 요소(12) 상에 크림핑되는 종래 기술에 따른 파이프 커플링(10)을 개략적으로 도시한다. 크림프형 파이프 커플링(10)은 파이프 요소(12)를 수용하는 개방 단부(16)를 갖는 튜브(14)(축대칭으로 도시됨)를 포함한다. 개방 단부(16)에 인접하여 채널(18)이 위치한다. 채널은 시일, 이 예에서 엘라스토머와 같은 가요성 탄성 재료로 구성된 O-링(20)을 수용한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 파이프 요소(12)는 튜브(14) 내에 수용되고, 튜브는 대경 영역에 의해 형성된 소켓(22)을 가짐으로써 내부 숄더(internal shoulder)(24)를 형성할 수 있다. 숄더(24)는 튜브(14)와 파이프 요소(12) 사이에 결합 길이를 제한하는 파이프 정지부(pipe stop)로 작용한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 크림핑 다이(26)는 튜브(14)에 힘을 가하여 튜브와 파이프 요소를 영구적으로 변형시켜 내압, 결과적인 추력 하중 및 외력을 받을 때에 튜브 내에 파이프 요소를 유지하는 크림프(28)를 초래하도록 사용된다. 도 2는 축대칭 도면이고, 이에 따라 크림프(28)가 튜브(14) 둘레에서 원주 방향으로 연장된다는 것이 이해된다. 크림프(28)는 시일의 "내측(inboard)"에 위치하고, 이는 시일(20)이 개방 단부(26)와 크림프(28) 사이에 있다는 것을 의미한다는 점을 유념해야 한다. 크림핑 다이(26)는 또한 채널(18)과 O-링(20)을 변형시켜 시일이 변형되게 하고 튜브(14)와 파이프 요소(12)를 압축 상태로 결합시켜 이들 요소 사이에 유밀식 시일(fluid tight seal)을 형성한다.
파이프 요소를 연결에는 효과적이지만, 종래 기술에 따른 크림핑된 조인트는 여러 단점을 갖는다. 이러한 원주 방향 크림프를 형성하는 것은 상당한 힘과 에너지를 필요로 한다. 힘 및 에너지 요건은 파이프 직경, 측벽 두께, 및 파이프 및/또는 커플링 항복 강도의 증가, 이에 따라 크림핑에 의해 결합될 수 있는 파이프의 재료의 유형, 크기 및 측벽 규격에 관한 실제 한계값에 따라 증가한다. 크림핑 다이는 파이프와 커플링을 크림프할 뿐만 아니라, 채널을 형성하여 압축 하에 시일을 커플링 및 파이프와 결합시켜야 한다. 도 1 및 2에서 알 수 있는 바와 같이, 종래 기술에 따른 크림핑 다이와 방법은 튜브를 크림프(28)와 시일(20) 사이에서 제 2 지점(30)에서 튜브와 결합하여 채널을 변형한다. 또한, 크림핑 다이는 크림프(28)가 형성될 때에 튜브의 개방 단부(16)가 바깥쪽으로 벌어지는 것을 방지하도록 채널(18)에서 튜브(14)와 강제 결합하는 안내면(32)을 포함한다. 따라서, 종래 기술에 따른 크림핑 다이는 다수 지점에서 커플링과 결합하여 크림프를 형성하고, 채널을 변형시켜 채널의 원치않는 변형을 방지한다. 크림핑 다이와 커플링 사이에 큰 결합 영역은 크림핑된 조인트를 이루는데 필요한 상당한 힘과 에너지를 초래한다. 종래 기술의 단점이 없는 크림프형 커플링, 크림핑 공구, 및 크림핑 방법에 대한 요구가 명백히 존재한다.
본 발명은, 파이프 요소를 단부 대 단부 관계로 연결하는 파이프 커플링에 관한 것이다. 커플링은 튜브 내에 위치한 종축을 둘러싸는 측벽에 의해 형성되는 세장형 튜브(elongated tube)를 포함한다. 튜브는 파이프 요소 중 하나를 수용하는 제 1 개방 단부를 갖는다. 제 1 채널은 튜브 둘레에서 원주 방향으로 연장하고 종축을 향한다. 제 1 채널은 측벽에 형성된 제 1 반경 방향 벌지에 의해 형성된다. 제 1 채널은 제 1 개방 단부에 위치한다. 제 1 원통형 링은 제 1 개방 단부를 둘러싼다. 제 1 원통형 링은 제 1 반경 방향 벌지(radial bulge)로부터 축방향으로 돌출한다. 제 1 반경 방향 벌지의 일 부분은 제 1 개방 단부를 향해 면하고 제 1 원추형 표면을 포함한다. 제 1 원추형 표면은 종축에 대해 일정 각도로 배향된다. 제 1 원추형 표면은 종축에 대해 약 30°내지 약 60°의 배향 각도를 가질 수 있다. 약 35°내지 약 45°의 각도 배향이 또한 가능하다. 종축에 대해 약 40°의 배향 각도가 유리하다. 제 1 원추형 표면은 제 1 반경 방향 벌지의 나머지를 형성하는 측벽의 두께보다 작은 두께를 갖는 측벽의 부분을 포함한다. 제 1 원통형 링은 측벽 부분과 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다.
또한, 제 1 반경 방향 벌지는 이 벌지로부터 바깥쪽으로 돌출한 제 1 리브를 포함할 수 있다. 제 1 리브는 튜브 둘레에서 원주 방향으로 연장되고 제 1 개방 단부를 향하지 않는 제 1 반경 방향 벌지의 부분에 배치된다. 제 1 리브는 튜브의 제 1 개방 단부 반대편의 제 1 환형 표면을 포함할 수 있다. 제 1 환형 표면은 종축에 대해 일정 각도로 배향된다. 제 1 환형 표면은 종축에 대해 약 80°내지 약 105°의 각도 배향을 가질 수 있다. 약 85°내지 약 95°의 배향 각도가 또한 가능하다. 약 87°의 배향 각도가 유리하다.
커플링은 제 1 채널 내에 위치하는 시일을 더 포함한다. 시일은, 예컨대 O-링을 포함할 수 있다.
본 발명은 커플링과 커플링 내에 수용되는 파이프 요소 사이에 조인트를 달성하도록 커플링을 크림핑하는 공구를 더 포함한다. 커플링은 파이프 요소를 수용하는 개방 단부를 갖는 튜브와, 튜브의 측벽에 형성된 반경 방향 벌지에 의해 형성되는 튜브 둘레에 원주 방향으로 연장되는 채널을 포함한다. 벌지는 개방 단부에 면하여 위치한 일정 각도로 배향된 원추형 표면과, 개방 단부로부터 이격되어 위치하는 대향 표면을 포함한다. 공구는 튜브를 위치 결정 가능하게 둘러싸는 복수 개의 조를 포함한다. 조는 튜브를 향하고 튜브로부터 멀리 서로 이동될 수 있다. 각각의 조는 상부에 위치하는 다이를 갖는다. 각 다이는 조가 튜브 쪽으로 이동시 튜브 둘레에서 원주 방향으로 연장되는 단일 작용선을 따라 원추형 표면과만 접촉하도록 위치하는 단일 접촉면만을 갖는다. 조는 서로 선회 가능하게 부착될 수 있다.
공구는 상부에 장착되는 적어도 하나의 정합 도그를 포함한다. 정합 도그는 튜브를 향하고 튜브로부터 멀어지게 이동될 수 있다. 정합 도그는 다이 중 적어도 하나와 이격되고, 이에 면하여 위치한 접촉면을 갖는다. 정합 도그의 접촉면은 벌지의 대향 표면과 결합될 수 있다. 정합 도그는 조들 중 하나에 장착될 수 있다. 정합 도그는 다이 중 하나와 일체형으로 형성될 수 있다.
본 발명은 또한 커플링을 상기 커플링 내에 수용된 파이프 요소에 대해 크림핑하는 방법을 포함한다. 커플링은 상기 파이프 요소를 수용하는 개방 단부를 갖는 튜브를 포함하고, 상기 튜브는 튜브의 측벽의 반경 방향 벌지에 의해 형성되는 원주 방향 채널을 가지며, 상기 벌지는 상기 개방 단부에 면하여 위치한 일정 각도로 배향된 원추형 표면을 포함한다. 상기 방법은,
(a) 상기 원추형 표면 둘레에서 원주 방향으로 연장되는 단일 접촉선을 따라 상기 원추형 표면에 대해서만 반경 방향으로 배향되는 힘을 인가하는 단계로서, 상기 힘은 상기 튜브에 대해 수직으로 배향되는 제 1 작용선과 상기 튜브를 따라 축방향으로 배향되는 제 2 작용선을 갖는 것인 단계와,
(b) 상기 원추형 표면을 상기 튜브를 향해 반경 방향으로 안쪽으로 변형시키는 단계와,
(c) 상기 원추형 표면을 상기 튜브를 따라 상기 채널로 축방향으로 변형시키는 단계와,
(d) 상기 튜브와 파이프 요소 사이의 접촉을 통해 상기 단일 접촉선 아래에서만 상기 파이프 요소를 반경 방향으로 안쪽으로 변형시키는 단계를 포함한다.
상기 방법은 상기 파이프 요소와 상기 커플링 사이에 유밀식 조인트를 달성하도록 상기 튜브와 상기 파이프 요소 사이의 상기 채널 내의 시일을 압축하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 상기 힘을 인가하면서 상기 파이프 요소를 향해 상기 원추형 표면을 따라 상기 접촉선을 이동시키는 것을 더 포함한다. 벌지는 상기 튜브의 개방 단부 반대편에 위치한 대향 표면을 더 포함한다. 상기 방법은 상기 벌지의 대향 표면을 지지하여 상기 튜브의 축방향 이동을 방지하는 단계를 더 포함한다.
본 발명은, 종래 기술의 단점이 없는 크림프형 커플링, 크림핑 공구, 및 크림핑 방법을 제공하는 효과를 갖는다.
도 1과 도 2는, 종래 기술에 따른 크림핑된 파이프를 형성하는 크림핑 다이와 커플링의 축대칭 단면도.
도 3은, 본 발명에 따른 커플링의 실시예의 종단면도.
도 3a는, 본 발명에 따른 커플링의 일부의 부분 단면도.
도 4는, 본 발명에 따른 커플링의 다른 실시예의 종단면도.
도 4a는, 본 발명에 따른 커플링의 일부의 부분 단면도.
도 5 내지 도 7은, 본 발명에 따른 커플링의 다양한 실시예의 입면도.
도 8은, 본 발명에 따른 예시적인 체인형 크림핑 공구의 평면도.
도 9는, 본 발명에 따른 2 다이 크림핑 공구와 파워 프레싱 공구의 등각 투영도.
도 10은, 본 발명에 따른 다수의 크림핑 다이와 커플링을 갖는 예시적인 크림핑 공구의 평면도.
도 11은, 도 5에 도시된 크림핑 공구와 커플링의 부분 단면 등각 투영도.
도 12 내지 도 14는, 본 발명에 따른 커플링의 실시예 상에 크림핑 공구의 실시예의 작동을 예시하는 축대칭 단면도.
도 15와 도 16은, 본 발명에 따른 커플링의 다른 실시예 상에 크림핑 공구의 실시예의 작동을 예시하는 축대칭 단면도.
도 3은, 본 발명에 따른 커플링의 실시예의 종단면도.
도 3a는, 본 발명에 따른 커플링의 일부의 부분 단면도.
도 4는, 본 발명에 따른 커플링의 다른 실시예의 종단면도.
도 4a는, 본 발명에 따른 커플링의 일부의 부분 단면도.
도 5 내지 도 7은, 본 발명에 따른 커플링의 다양한 실시예의 입면도.
도 8은, 본 발명에 따른 예시적인 체인형 크림핑 공구의 평면도.
도 9는, 본 발명에 따른 2 다이 크림핑 공구와 파워 프레싱 공구의 등각 투영도.
도 10은, 본 발명에 따른 다수의 크림핑 다이와 커플링을 갖는 예시적인 크림핑 공구의 평면도.
도 11은, 도 5에 도시된 크림핑 공구와 커플링의 부분 단면 등각 투영도.
도 12 내지 도 14는, 본 발명에 따른 커플링의 실시예 상에 크림핑 공구의 실시예의 작동을 예시하는 축대칭 단면도.
도 15와 도 16은, 본 발명에 따른 커플링의 다른 실시예 상에 크림핑 공구의 실시예의 작동을 예시하는 축대칭 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 예시적인 파이프 커플링(40)의 종단면도를 도시한다. 커플링(40)은 튜브의 종축(46)을 둘러싸는 측벽(44)을 갖는 세장형 튜브(42)를 포함한다. 튜브(42)는 대향 위치한 개방 단부(48, 50)를 갖는다. 채널(52)은 각 개방 단부에 위치하고 튜브(42) 둘레에서 원주 방향으로 연장된다. 각 채널(52)은 종축(46)에 면하고 튜브(42)의 측벽(44)의 각각의 벌지(54)에 의해 형성된다. 측벽(44)은 또한 각각의 벌지(54)를 완성하는 원통형 링(55)을 형성하고 각각의 개방 단부(48, 55)를 둘러싼다. 링(55)은 측벽(44)의 두께와 동일하거나 최대 2배인 길이를 갖는다. 개방 단부(48, 50)를 향해 면한 각 벌지(54)의 부분은 각각의 원추형 표면(56)을 형성한다. 원추형 표면은 축(46)에 대해 일정 각도로 배향된다. 원추형 표면은 약 30°내지 약 60°뿐만 아니라 약 35°내지 약 45°의 축(46)에 대해 측정된 배향 각도(58)를 가질 수 있는데 약 40°의 배향 각도가 많은 용례에 유리하다. 도 3a에 도시된 변경예에서, 벌지(54)를 구비하는 측벽(44)의 부분(60)은 벌지의 나머지를 형성하는 측벽의 두께보다 작은 두께(62)를 갖는다. 링(55)은 대략 동일한 두께(62)를 가질 수 있다. 보다 얇은 측벽 부분(60)은 후술되는 바와 같이 커플링과 파이프 요소 사이에 조인트를 달성하도록 튜브를 크림프하는데 필요한 에너지의 양을 감소시킨다. 시일(64)은 각 채널(52) 내에 위치한다. 시일(64)은 후술되는 바와 같이 유밀식 조인트를 달성하도록 튜브(42)와 파이프 요소 사이에서 압축될 때에 접촉되는 채널의 표면과 파이프에 합치하는 가요성의 탄성 링이다. 이 예에서, 시일(64)은 고무 링을 포함하고, 상이한 형태를 갖고 EPDM, 니트릴, 수소화된 니트릴 및 플루오르엘라스토머 등의 다양한 서로 다른 재료로 형성된 다른 타입의 시일이 또한 가능하다는 것이 이해된다.
도 4는 튜브(42)의 각각의 반경 방향 벌지(54) 상에 위치한 리브(68)를 더 포함하는 본 발명에 따른 커플링(66)의 다른 실시예를 도시한다. 리브(68)는 튜브 둘레에서 원주 방향으로 연장되고 반경 방향으로 바깥쪽으로 돌출된다. 환형 표면(70)은 리브(68)에 인접하게 위치하고 튜브(42) 둘레에서 연장되며, 각각의 리브(68)와 표면(70)이 위치하는 벌지(54)에 의해 한정된 개방 단부(48 또는 50)의 반대쪽에 있다. 환형 표면(70)은 크림핑 공구의 일부와 결합하여 후술하는 바와 같이 공구에 대한 튜브(42)의 축방향 이동을 방지하는 접촉면을 형성한다. 환형 표면(70)은 튜브 종축(46)에 대해 일정 각도로 배향된다. 도 4 및 도 4a의 비교에 의해 도시된 바와 같이, 약 80°내지 약 105°뿐만 아니라 약 85°내지 약 95°, 및 약 87°의 배향 각도(72)가 유리한 것으로 보인다. 커플링 실시예(40)와 같이, 커플링(66)은 또한 벌지의 나머지를 형성하는 측벽의 두께보다 작은 두께(62)를 갖는 벌지(54)를 구비하는 측벽(44)의 부분(60)을 가질 수 있다. 다시, 시일(64)은 채널(52) 내에 위치한다.
커플링(40, 66)은 임의의 재료로 구성될 수 있지만, 통상적으로 인성 및 변형시 균열 없이 영구적인 세트를 취하고 유지하는 능력 때문에 강 및 스테인리스강으로 제조된다. 커플링은 임의의 크기를 갖고 다양한 크기의 파이프 요소를 수용하도록 구성될 수 있지만, 약 0.5 인치 내지 약 4.5 인치의 실제 외경을 갖고 약 0.065 인치 내지 약 0.337 인치의 벽 두께를 갖는 파이프와 사용될 대에 특히 유리한데, 이 파이프는 미국 표준 협회 스케쥴 5 내지 스케쥴 80 파이프에 대응한다. 커플링(40, 66)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 직선형일 수 있거나 도 5에 도시된 바와 같이 엘보우 커플링(74)일 수 있거나, 도 6에 도시된 바와 같이 "티" 커플링(76)일 수 있거나, 도 7에 도시된 바와 같이 리듀서(78)일 수 있다. 다른 형태도 또한 가능하다.
본 발명에 따른 크림핑 방법뿐만 아니라, 본 명세서에 개시된 크림핑 다이 및 커플링은 본 발명에 따른 크림프된 조인트를 달성하도록 임의의 시판 중인 크림핑 공구와 파워 프레싱 공구와 함께 사용될 수 있다. "체인" 또는 "덮개" 공구(80)로서 공지된 한 타입의 크림핑 공구가 도 8에 도시되어 있고 핀 및 링크(84)에 의해 서로 선회 가능하게 연결되는 복수 개의 조(82)를 포함한다. 크림프를 달성하도록 튜브(42)와 접촉하는 다이 요소(86)는 각 조 상에 장착된다. 다이 요소(86)는 조(82)와 일체형으로 형성되거나 착탈 및 교체 가능할 수 있다. 다이 요소(86)는 커플링에 형성될 크림프의 곡률 반경과 대략 동일한 곡률 반경을 갖는다. 체인형 공구는 조(82)를 튜브(42) 둘레에 둘러싼 다음 기계적 이점을 제공하는 래칭 메커니즘을 이용하여 조(82)의 자유 단부(88)를 서로 당김으로써 사용된다. 자유 단부(88)는 함께 당겨지기 때문에, 체인 공구(80)는 작은 직경으로 아래로 당겨지고 조가 둘레에 둘러쌀 때에 튜브(42)와 결합되는 다이 요소(86)는 크림프를 형성하는 커플링 상에 실질적으로 반경 방향을 힘을 안쪽으로 가한다. 이와 달리, 파워 프레싱 공구(후술함)는 자유 단부(88)를 서로 당겨 크림프를 달성하도록 사용될 수 있다. 체인형 공구는 큰 직경의 파이프 요소(직경이 1 인치보다 큰)를 크림핑하는데 유리하고 다른 크림핑 공구와 비교하여 크림핑 힘을 가하는데 최상의 기계적 이점을 제공하도록 설계될 수 있다. 체인형 크림핑 공구의 예는 미국 특허 제 5,598,732호, 제 5,666,711호, 제 5,697,135호, 제 5,887,329호, 제 6,044,681호, 제 6,405,411호, 제 6,694,586호, 및 제 6,772,618호에 기술되어 있고, 이들 특허는 본 명세서에 참조로 합체된다.
도 9는 다른 타입의 크림핑 공구(90)를 도시하고 있다. 크림핑 공구(90)는 2개의 가동 조(92, 94)를 갖고 조(92, 94)가 선회하는 핀(98)을 위한 베어링 플레이트로서 작용하는 공구 본체(96) 상에 서로 반대쪽에 선회 가능하게 장착된다. 크림핑 공구(90)는 2개의 다이 요소(100, 102)를 갖고, 하나의 다이 요소는 각 조에 위치한다. 다이 요소는 튜브(42)와 강제 결합될 때에 원하는 크림프를 형성하는 크기 및 형태를 갖는다. 작동시, 조(92, 94)는 개방 위치로 핀(98)을 중심으로 선회되어 커플링과 이 커플링 내에 수용된 파이프 요소가 조(92, 94)의 다이 요소(100, 102) 사이에 위치하게 한다. 이어서, 조는 폐쇄 위치로 서로 선회되고, 따라서 다이 요소(100, 102)는 튜브(42)와 결합하여 파이프 요소를 커플링에 결합시키는 크림프를 형성한다. 공구(90) 등의 2개의 다이 요소를 갖는 크림핑 공구는 크림핑 공구의 범위 내에서 가장 작은 기계적 이점을 제공하지만 간단하고 저렴하다. 2개의 다이 크림핑 공구의 예는, 미국 특허 제 6,202,290호, 제 6,378,194호, 제 6,457,338호, 제 7,409,846호, 제 7,421,871호 및 제 7,434,443호에 기술되어 있고, 이들 특허는 본 명세서에 참조로 포함된다. 다이 크림핑 공구는 최대 약 1 인치 직경의 파이프 요소를 크림핑하는데 가장 효과적이다. 다이 크림핑 공구는 수동으로 작동되거나 파워 프레싱 공구로 작동될 수 있다.
도 9는 또한 예시적인 파워 프레싱 공구(104)를 도시하고 있다. 프레싱 공구(104)는 상이한 크기 및 타입의 크림핑 공구가 상부에 장착되게 하도록 구성된 리시버(106)를 갖는다. 리시버 내의 메커니즘은 크림핑 공구의 조와 결합하고 조를 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 조종한다. 메커니즘은 예컨대 전기 모터에 의해 또는 유압식으로 파워 작동되어 크림프된 조인트를 형성하는데 필요한 힘을 제공한다. 이러한 프레싱 공구는 당업계에 널리 알려져 있고, 예시적인 프레싱 공구는 미국 특허 제 6,244,085호 및 제 6,510,719호에 기술되어 있으며, 이들 특허는 본 명세서에 참조로 합체된다.
도 10은 본 발명에 따른 예시적인 크림핑 공구(108)를 도시하고 있다. 크림핑 공구(108)는 크림프될 커플링(40)을 둘러싸도록 위치될 수 있는 조(110; 이 실시예에서, 2개의 조)를 갖는다. 조(110)는 핀(114)을 이용하여 공구 본체(112) 상에 선회 가능하게 장착된다. 공구 본체(112)는 베어링 플레이트로서 작용하고 후술되는 크림핑 작동을 달성하도록 조(110)가 핀(114) 상에서 커플링(40)을 향하고 커플링으로부터 멀어지게 한다. {커플링(40)은 여기서 일례로서 언급되며, 커플링 실시예(66)는 그 위치에서 동일하게 작용하는 것이 이해된다}. 조(110)와 공구 본체(112)는 가해진 힘을 증가시키도록 기계적 이점을 제공하도록 구성된다. 크림핑 공구(108)는 전술한 파워 프레싱 공구(104)에 의해 작동될 수 있고, 파워 프레싱 공구의 작동은 널리 알려져 있기 때문에 본 명세서에서 상세히 설명하지 않는다.
도 11에 도시된 바와 같이, 다이(116)는 각 조(110)와 공구 본체(112) 상에 장착되어 공구(108)가 3개 다이 공구가 되게 한다. 각 다이(116)는 단일 접촉면(118)을 갖는다. 조(110) 상의 다이(116)는 조(110)의 폐쇄 운동에 의해 커플링(40)과 결합하게 이동될 수 있다. 커플링 상에서 조(110)의 폐쇄 운동은 또한 공구 본체(112) 상의 크림핑 다이(116)와 결합하게 커플링(40)을 당긴다. 함께, 모든 3개의 다이(116)는 상세히 후술되는 바와 같이 커플링을 파이프 요소에 크림프하도록 협동한다.
바람직하게는, 접촉면(118)은 커플링(40) 둘레에서 원주 방향으로 연장하는 단일 접촉선(120)을 따라 커플링과 접촉하게 하는 둥근 단면 형태를 갖는다. 접촉면(118)의 실제 곡률 반경은 약 0.05 인치 내지 약 0.2 인치일 수 있고, 0.08 인치가 유리하다. 타원형 프로파일 등의 다른 형태를 갖는 접촉면이 또한 가능하다.
하나 이상의 정합 도그(122)가 또한 공구 본체(112; 또한 도 10 참조) 상에 이동 가능하게 장착된다. 이와 달리, 정합 도그 또는 도그들은 본체(112)에 고정될 수 있다. 정합 도그는 접촉면(124)을 갖고 그 접촉면을 커플링(40)과 결합하게 위치시키도록 조(110)와 상관없이 이동한다. 접촉면(124)은 적절한 결합을 보장하도록 접촉하는 커플링(40)의 단면에 상보적인 형태를 가질 수 있다. 정합 도그(122)는 다이(116)와 상관없이 이동하고 커플링(40)을 다이에 대해 위치 및 유지하도록 작용하여 도그는 원하는 지점의 접촉선(120)에서 커플링과 결합한다. 정합 도그(122)는 또한 커플링을 크림프하도록 가해지는 힘이 반응하는 지지부를 제공한다. 정합 도그가 커플링과 결합할 때에 커플링을 크게 변형시키지 않고, 이에 따라 크림핑 작동 중에 정합 도그를 커플링(40)와 결합하게 이동시키도록 소비될 상당한 힘 또는 에너지를 필요로 하지 않는다는 점이 중요하다.
본 발명에 따른 크림핑 방법은 커플링 실시예(66)를 위한 커플링 실시예(40, 15, 16)에 대한 도 12 내지 14를 참조하여 후술된다. 도 12에 도시된 바와 같이, 파이프 요소(126)는 커플링(40)의 개방 단부(48) 내에 수용된다. 커플링이 소켓(128)과 숄더(130)를 갖는다면, 파이프 요소(126)는 소켓 내의 숄더에 대해 안착되어 적절한 결합 깊이를 보장한다. 다음에, 커플링(40)과 파이프 요소(126)는 크림핑 공구(108)(도시 생략)의 조(110)(도시 생략) 사이에 위치한다. 공구(108)는 정합 도그(122)의 접촉면(124)이 개방 단부(48)로부터 반대쪽에 있는 반경 방향 벌지(54)의 표면과 결합되게 하도록 구동된다.
도 13에 도시된 바와 같이, 공구(108)의 추가 구동은 조(110)를 폐쇄시키고 모두 3개의 다이(116)의 접촉면(118)이 단일 접촉선(120)을 따라 원추형 표면(56)과 결합하게 한다. 조의 폐쇄 작용은 또한 전술한 바와 같이 공구 본체 상의 다이와 결합하도록 커플링(40)을 당긴다. 조(10) 상의 다이(116)의 추가 내향 이동은 실질적으로 반경 방향으로 배향된 힘이 원추형 표면(56) 둘레에 가해지게 하고, 힘은 원추형 표면의 배향 각도(58) 때문에 튜브(42)의 종축(46)에 수직 배향된 제 1 작용선(134)과, 튜브[실질적으로 종축(46)에 대해 평행한]를 따라 축방향으로 배향된 제 2 작용선(136)으로 변형될 수 있다.
도 13과 도 14의 비교에 의해 도시된 바와 같이, 일정 각도로 배향된 원추형 표면(56)에 대해 가해진 힘의 이들 별개의 작용선(134, 136)은 단일 접촉선(120)을 따른 힘의 인가와 함께 2개의 변형이 발생하게 한다. 제 1 변형은 원통형 링(55), 원추형 표면(56) 및 파이프 요소(126)를 반경 방향으로 안쪽으로[실질적으로 종축(46)에 수직으로] 영구적으로 변형시키는 크림프(138)의 형성이다. 변형되는 파이프 요소(126)의 영역만이 단일 접촉선(120) 아래에 있다는 것을 유념해야 한다. 원통형 링(55)은 다이(116)에 대한 정지부로서 작용하고 반경 방향 힘을 파이프 요소(126)로 전달한다. 제 2 변형은 채널(52)로 원추형 표면(56)의 변형이며, 이에 의해 채널 용적을 감소시키고 시일(64)을 커플링(40)과 파이프 요소(126) 사이에서 압축하여 유밀식 조인트를 형성한다. 또한, 변형은 커플링이 크림프되었다는 시각적 지시를 제공한다. 도 14에 명백한 바와 같이, 접촉선(120)은 크림핑 공정 중에 원추형 표면(56)을 따라 파이프 요소를 향해 이동한다는 점을 유념해야 한다.
크림핑 공정 완료시, 크림핑 공구의 조와 정합 도그는 커플링으로부터 멀리 바깥쪽으로 이동되어 공구와 커플링이 분리된다.
커플링 실시예(66)를 크림핑하는 방법은 정합 도그(140)가 다이(142)와 일체형으로 형성되는 실시예(40)와 약간 상이하다. 도 15에 도시된 바와 같이, 파이프 요소(126)는 커플링(66)의 개방 단부(48) 내에 수용되고 소켓(128) 내의 숄더(130)에 대해 안착된다. 다음에, 커플링(66)과 파이프 요소(126)는 크림핑 공구(108; 도시 생략)의 조(110; 도시 생략) 사이에 위치한다. 공구(108)는 정합 도그(140)의 접촉면(144)이 개방 단부(48) 반대쪽에 있는 리브(68)의 환형 표면(70)과 결합하게 하도록 구동된다. 반경 방향으로 바깥쪽으로 돌출하는 리브(68)는 조가 크림프를 달성하도록 완전히 폐쇄될 때에 정합 도그(140)가 환형 표면(70) 이외에 커플링(66)의 임의의 부분과 접촉하지 않기에 충분히 짧게 제조될 수 있는 크기를 갖는다. 이는 크림프를 달성하는 다이(142)와 커플링(66) 사이의 결합만이 커플링(66)의 원추형 표면(56) 상의 단일 접촉선(120)을 따라 다이의 접촉면(146)에 의한 것이라는 것을 보장한다. 따라서, 크림프를 이루는데 필요한 에너지는 다이와 커플링 사이의 제한된 접촉에 의해 제한된다.
도 15에 추가 도시된 바와 같이, 공구(108)의 구동은 조(110)를 폐쇄시키고 모두 3개의 다이(142)의 접촉면(146)이 단일 접촉선(120)을 따라 원추형 표면(56)과 결합하게 한다. 조의 폐쇄 작용은 또한 전술한 바와 같이 공구 본체 상의 다이와 결합하게 커플링(66)을 당긴다. 조(100) 상에서 다이(142)의 추가 내향 이동은 실질적으로 반경 방향으로 배향되는 힘이 원추형 표면(56) 둘레에 인가되게 하고, 이 힘은 원추형 표면의 배향 각도(58)로 인해 튜브(42)의 종축(46)에 수직 배향된 제 1 작용선(134)과, 튜브를 따라 축방향으로 배향된[실질적으로 종축(46)에 대해 평행한] 제 2 작용선(136)으로 변형될 수 있다.
도 15와 도 16의 비교에 의해 도시된 바와 같이, 일정 각도로 배향된 원추형 표면(56)에 대해 가해진 힘의 이들 별개의 작용선(134, 136)은 단일 접촉선(120)을 따른 힘의 인가와 함께 2개의 변형이 발생하게 한다. 제 1 변형은 원추형 표면(56) 및 파이프 요소(126)를 반경 방향으로 안쪽으로[실질적으로 종축(46)에 수직으로] 영구적으로 변형시키는 크림프(138)의 형성이다. 변형되는 파이프 요소(126)의 영역만이 단일 접촉선(120) 아래에 있다는 것을 유념해야 한다. 제 2 변형은 채널(52)로 원추형 표면(56)의 변형이며, 이에 의해 채널 용적을 감소시키고 시일(64)을 커플링(40)과 파이프 요소(126) 사이에서 압축하여 유밀식 조인트를 형성한다. 또한, 변형은 커플링이 크림프되었다는 시각적 지시를 제공한다. 도 16에 명백한 바와 같이, 접촉선(120)은 크림핑 공정 중에 원추형 표면(56)을 따라 파이프 요소 쪽으로 이동한다는 점을 유념해야 한다. 정합 도그(140)는 다이(142)와 커플링(66) 사이의 상대적인 축방향 이동을 방지하여 제 2 작용선(136)을 따른 축방향 힘이 반응할 수 있는 표면을 제공한다.
크림핑 공정 완료시, 크림핑 공구의 조는 커플링으로부터 멀리 바깥쪽으로 이동되어 공구와 커플링이 분리된다.
본 발명에 따른 크림프형 커플링, 크림핑 공구 및 크림핑 방법은 종래 기술에 비해 다양한 이점을 제공한다. 크림핑 힘과 단일 접촉선을 따라 채널을 변형시키는 힘을 인가하여, 커플링을 변형하는데 필요한 힘, 이에 따라 크림프된 조인트를 이루는데 필요한 에너지가 서로 별개인 다수의 접촉선을 따라 변형 힘을 인가하는 종래 기술의 방법에 의해 필요한 것보다 적다. 이 이점은 다양한 방식으로 나타난다. 예컨대, 보다 큰 직경의 파이프 요소 또는 보다 큰 항복 강도를 갖는 파이프 요소와 커플링이 종래 기술에 따라 가능한 것보다 본 발명에 따라 크림핑에 의해 결합될 수 있다. 유사하게, 보다 두꺼운 측벽을 갖는 파이프 요소가 본 발명에 따라 효과적으로 크림프될 수 있다. 보다 큰 치수 공차를 갖는 파이프 요소는 본 발명에 따른 방법, 공구 및 커플링에 의해 신뢰성 있게 크림프될 수 있다. 더욱이, 보다 적은 힘을 인가하고 보다 적은 에너지를 필요로 하는 공구가 사용될 수 있어, 이는 상기 공구를 제조 비용이 저렴하고, 더 가벼우며, 보다 콤팩트하고, 작동이 보다 용이하고 작동 비용이 적게 한다. 커플링이 종방향으로 변경되기 때문에, 커플링은 종래 기술에 따라 크림프된 커플링보다 길이가 더 짧은 경향이 있다. 엘보우, 티, 및 리듀서 등의 커플링의 경우, 보다 작은 중심 대 단부 치수가 이루어지도록 하여, 보다 콤팩트한 배관 구조를 제공한다. 보다 짧은 결합 길이는 또한 커플링이 함께 더 가깝게 위치시켜, 종래 기술에 따라 크림프된 커플링으로 지금까지 손에 넣을 수 없는 설계 변경을 제공한다.
Claims (60)
- 파이프 요소를 단부 대 단부 관계로 연결하는 파이프 커플링(pipe coupling)에 있어서,
튜브 내에 위치한 종축(longitudinal axis)을 둘러싸는 측벽에 의해 한정되고, 상기 파이프 요소 중 하나를 수용하기 위한 제 1 개방 단부를 갖는 세장형 튜브(elongated tube)와,
상기 튜브 둘레에 원주 방향으로 연장되고 상기 종축에 면하는 제 1 채널로서, 상기 제 1 채널은 상기 측벽에 형성된 제 1 반경 방향 벌지(radial bulge)에 의해 한정되고, 상기 제 1 채널은 상기 제 1 개방 단부에 위치하며, 상기 제 1 반경 방향 벌지의 일 부분은 제 1 원추형 표면을 포함하는 상기 제 1 개방 단부 쪽으로 면하고, 상기 제 1 원추형 표면은 상기 종축에 대해 일정 각도로 배향된, 상기 제 1 채널과,
상기 제 1 개방 단부를 둘러싸고 상기 제 1 반경 방향 벌지로부터 축방향으로 돌출한 제 1 원통형 링을 추가 한정하는 상기 측벽을
포함하는, 파이프 커플링. - 제 1항에 있어서, 상기 제 1 원추형 표면은 상기 종축에 대해 약 30°내지 약 60°의 배향 각도를 갖는, 파이프 커플링.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1 원추형 표면은 상기 종축에 대해 약 35°내지 약 45°의 배향 각도를 갖는, 파이프 커플링.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1 원추형 표면은 상기 종축에 대해 약 40°의 배향 각도를 갖는, 파이프 커플링.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1 원추형 표면은 상기 제 1 반경 방향 벌지(radial bulge)의 나머지를 형성하는 상기 측벽의 두께보다 작은 두께를 갖는 상기 측벽의 일 부분을 포함하는, 파이프 커플링.
- 제 5항에 있어서, 상기 제 1 원통형 링은 상기 제 1 반경 방향 벌지의 나머지를 형성하는 상기 측벽의 두께보다 작은 두께를 갖는 상기 측벽의 일 부분을 포함하는, 파이프 커플링.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1 반경 방향 벌지는 상기 제 1 개방 단부 반대편의 제 1 환형 표면(annular surface)을 포함하고, 상기 제 1 환형 표면은 상기 종축에 대해 일정 각도로 배향되는, 파이프 커플링.
- 제 7항에 있어서, 상기 제 1 반경 방향 벌지는 상기 벌지로부터 바깥쪽으로 돌출한 제 1 리브(rib)를 포함하고, 상기 제 1 리브는 상기 튜브 둘레에서 원주 방향으로 연장되며, 상기 제 1 리브는 상기 제 1 개방 단부 반대편의 상기 제 1 반경 방향 벌지의 일 부분에 위치하는, 파이프 커플링.
- 제 7항에 있어서, 상기 제 1 환형 표면은 상기 종축에 대해 약 80°내지 약 105°의 각도 배향을 갖는, 파이프 커플링.
- 제 7항에 있어서, 상기 제 1 환형 표면은 상기 종축에 대해 약 85°내지 약 95°의 각도 배향을 갖는, 파이프 커플링.
- 제 7항에 있어서, 상기 제 1 환형 표면은 상기 종축에 대해 약 87°의 각도 배향을 갖는, 파이프 커플링.
- 제 1항에 있어서, 상기 튜브의 상기 제 1 개방 단부 내에 파이프 요소가 수용되고, 상기 파이프 요소는 약 0.5 인치 내지 약 4.5 인치의 외경과 약 0.065 인치 내지 약 0.337 인치의 벽 두께를 갖는, 파이프 커플링.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 1 개방 단부에 대해 상기 튜브의 대향 단부에 위치하고 상기 파이프 요소 중 다른 것을 수용하기 위한 제 2 개방 단부와,
상기 튜브 둘레에서 원주 방향으로 연장되고 상기 종축 면하는 제 2 채널로서, 상기 제 2 채널은 상기 측벽에 형성된 제 2 반경 방향 벌지에 의해 한정되고, 상기 제 2 채널은 상기 제 2 개방 단부에 위치하며, 상기 제 2 개방 단부 쪽으로 면하는 상기 제 2 반경 방향 벌지의 일 부분은 제 2 원추형 표면을 포함하고, 상기 제 2 원추형 표면은 상기 종축에 대해 일정 각도로 배향되는, 상기 제 2 채널과,
상기 제 2 개방 단부를 둘러싸고 상기 제 2 반경 방향 벌지로부터 축방향으로 돌출한 제 2 원통형 링을 추가 한정하는 상기 측벽을
포함하는, 파이프 커플링. - 제 13항에 있어서, 상기 제 2 원추형 표면은 상기 종축에 대해 약 30°내지 약 60°의 배향 각도를 갖는, 파이프 커플링.
- 제 13항에 있어서, 상기 제 2 원추형 표면은 상기 종축에 대해 약 35°내지 약 45°의 배향 각도를 갖는, 파이프 커플링.
- 제 13항에 있어서, 상기 제 2 원추형 표면은 상기 종축에 대해 약 40°의 배향 각도를 갖는, 파이프 커플링.
- 제 13항에 있어서, 상기 제 2 원추형 표면은 상기 제 2 반경 방향 벌지의 나머지를 형성하는 상기 측벽의 두께보다 작은 두께를 갖는 측벽의 일 부분을 포함하는, 파이프 커플링.
- 제 17항에 있어서, 상기 제 2 원통형 링은 상기 제 1 반경 방향 벌지의 나머지를 형성하는 상기 측벽의 두께보다 작은 두께를 갖는 상기 측벽의 일 부분을 포함하는, 파이프 커플링.
- 제 13항에 있어서, 상기 제 2 반경 방향 벌지는 상기 제 2 개방 단부 반대편의 제 2 환형 표면을 포함하고, 상기 제 2 환형 표면은 상기 종축에 대해 일정 각도로 배향되는, 파이프 커플링.
- 제 19항에 있어서, 상기 제 2 반경 방향 벌지는 상기 벌지로부터 바깥쪽으로 돌출한 제 2 리브를 포함하고, 상기 제 2 리브는 상기 튜브 둘레에서 원주 방향으로 연장되며, 상기 제 2 리브는 상기 제 2 개방 단부 반대편의 상기 제 2 벌지의 일 부분에 위치하는, 파이프 커플링.
- 제 19항에 있어서, 상기 제 2 환형 표면은 상기 종축에 대해 약 80°내지 약 105°의 각도 배향을 갖는, 파이프 커플링.
- 제 19항에 있어서, 상기 제 2 환형 표면은 상기 종축에 대해 약 85°내지 약 95°의 각도 배향을 갖는, 파이프 커플링.
- 제 19항에 있어서, 상기 제 2 환형 표면은 상기 종축에 대해 약 87°의 각도 배향을 갖는, 파이프 커플링.
- 제 13항에 있어서, 제 1 및 제 2 파이프 요소는 상기 튜브의 제 1 및 제 2 개방 단부 내에 각각 수용되고, 상기 제 1 및 제 2 파이프 요소는 약 0.5 인치 내지 약 4.5 인치의 외경과 약 0.065 인치 내지 약 0.337 인치의 벽 두께를 갖는, 파이프 커플링.
- 제 13항에 있어서, 상기 튜브는 직선형인, 파이프 커플링.
- 제 13항에 있어서, 상기 튜브는 엘보우, 티(tee), 및 리듀서(reducer)로 이루어진 군에서 선택되는, 파이프 커플링.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1 채널 내에 위치한 시일(seal)을 더 포함하는, 파이프 커플링.
- 제 27항에 있어서, 상기 시일은 O-링을 포함하는, 파이프 커플링.
- 제 13항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 채널 내에 각각 위치한 제 1 및 제 2 시일을 더 포함하는, 파이프 커플링.
- 제 29항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 시일은 O-링을 포함하는, 파이프 커플링.
- 파이프 요소를 단부 대 단부 관계로 연결하는 파이프 커플링에 있어서,
튜브 내에 위치한 종축을 둘러싸는 측벽에 의해 한정되고, 상기 파이프 요소를 수용하기 위한 제 1 개방 단부와 제 2 개방 단부를 갖는 세장형 튜브와,
상기 튜브 둘레에 원주 방향으로 연장되고 상기 종축에 면하는 제 1 채널로서, 상기 제 1 채널은 상기 측벽에 형성된 제 1 반경 방향 벌지에 의해 한정되고, 상기 제 1 반경 방향 벌지의 일 부분은 상기 제 1 개방 단부에 면하고 제 1 원추형 표면을 포함하며, 상기 제 1 원추형 표면은 상기 종축에 대해 일정 각도로 배향되고, 상기 제 1 반경 방향 벌지는 상기 제 1 개방 단부 반대편의 제 1 환형 표면을 더 포함하며, 상기 제 1 환형 표면은 상기 종축에 대해 일정 각도로 배향되어 있는, 상기 제 1 채널과,
상기 제 1 개방 단부를 둘러싸고 상기 제 1 반경 방향 벌지로부터 축방향으로 돌출한 제 1 원통형 링을 추가 한정하는 상기 측벽과,
상기 튜브 둘레에서 원주 방향으로 연장되고 상기 종축에 면하는 제 2 채널로서, 상기 제 2 채널은 상기 측벽에 형성된 제 2 반경 방향 벌지에 의해 한정되고, 상기 제 2 반경 방향 벌지의 일 부분은 상기 제 2 개방 단부 쪽으로 면하고 제 2 원추형 표면을 포함하며, 상기 제 2 원추형 표면은 상기 종축에 대해 일정 각도로 배향되어 있는, 상기 제 2 채널과,
상기 제 2 개방 단부를 둘러싸고 상기 제 2 반경 방향 벌지로부터 축방향으로 돌출한 제 2 원통형 링을 추가 한정하는 상기 측벽을
포함하는, 파이프 커플링. - 제 31항에 있어서, 상기 원추형 표면 중 적어도 하나는 상기 종축에 대해 약 30°내지 약 60°의 배향 각도를 갖는, 파이프 커플링.
- 제 31항에 있어서, 상기 원추형 표면 중 적어도 하나는 상기 종축에 대해 약 35°내지 약 45°의 배향 각도를 갖는, 파이프 커플링.
- 제 31항에 있어서, 상기 원추형 표면 중 적어도 하나는 상기 종축에 대해 약 40°의 배향 각도를 갖는, 파이프 커플링.
- 제 31항에 있어서, 상기 제 1 채널은 상기 제 1 개방 단부에 위치하는, 파이프 커플링.
- 제 35항에 있어서, 상기 제 2 채널은 상기 제 2 개방 단부에 위치하는, 파이프 커플링.
- 제 31항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 채널 내에 각각 위치하는 제 1 및 제 2 시일을 더 포함하는, 파이프 커플링.
- 제 31항에 있어서, 상기 제 1 원추형 표면은 상기 제 1 반경 방향 벌지의 나머지를 형성하는 측벽의 두께보다 작은 두께를 갖는 상기 측벽의 일 부분을 포함하는, 파이프 커플링.
- 제 31항에 있어서, 상기 제 1 반경 방향 벌지는 상기 벌지로부터 바깥쪽으로 돌출한 제 1 리브를 포함하고, 상기 제 1 리브는 상기 튜브 둘레에서 원주 방향으로 연장되며, 상기 제 1 리브는 상기 개방 단부 반대편의 상기 제 1 반경 방향 벌지의 일 부분에 위치하는, 파이프 커플링.
- 제 31항에 있어서, 상기 제 1 환형 표면은 상기 종축에 대해 약 80°내지 약 105°의 각도 배향을 갖는, 파이프 커플링.
- 제 31항에 있어서, 상기 제 1 환형 표면은 상기 종축에 대해 약 85°내지 약 95°의 각도 배향을 갖는, 파이프 커플링.
- 제 31항에 있어서, 상기 제 1 환형 표면은 상기 종축에 대해 약 87°의 각도 배향을 갖는, 파이프 커플링.
- 제 31항에 있어서, 상기 제 2 반경 방향 벌지는 상기 제 2 개방 단부 반대편의 제 2 환형 표면을 포함하고, 상기 제 2 환형 표면은 상기 종축에 대해 일정 각도로 배향되는, 파이프 커플링.
- 제 43항에 있어서, 상기 제 2 반경 방향 벌지는 상기 벌지로부터 바깥쪽으로 돌출한 제 2 리브를 포함하고, 상기 제 2 리브는 상기 튜브 둘레에서 원주 방향으로 연장되며, 상기 제 2 리브는 상기 제 2 개방 단부 반대편의 상기 제 2 벌지의 일 부분에 위치하는, 파이프 커플링.
- 제 43항에 있어서, 상기 제 2 환형 표면은 상기 종축에 대해 약 80°내지 약 105°의 각도 배향을 갖는, 파이프 커플링.
- 제 43항에 있어서, 상기 제 2 환형 표면은 상기 종축에 대해 약 85°내지 약 95°의 각도 배향을 갖는, 파이프 커플링.
- 제 43항에 있어서, 상기 제 2 환형 표면은 상기 종축에 대해 약 87°의 각도 배향을 갖는, 파이프 커플링.
- 제 31항에 있어서, 상기 튜브는 직선형 튜브, 엘보우, 티(tea), 및 리듀서(reducer)로 이루어진 군에서 선택되는, 파이프 커플링.
- 제 31항에 있어서, 제 1 및 제 2 파이프 요소는 상기 튜브의 제 1 및 제 2 개방 단부 내에 각각 수용되고, 상기 제 1 및 제 2 파이프 요소는 약 0.5 인치 내지 약 4.5 인치의 외경과 약 0.065 인치 내지 약 0.337 인치의 벽 두께를 갖는, 파이프 커플링.
- 커플링과 상기 커플링 내에 수용된 파이프 요소 사이에 조인트를 이루기 위해 커플링을 크림핑하는 공구에 있어서,
상기 커플링은 상기 파이프 요소를 수용하는 개방 단부를 갖는 튜브와, 상기 튜브의 측벽에 형성된 반경 방향 벌지에 의해 한정되는 상기 튜브 둘레에서 원주 방향으로 연장되는 채널을 포함하고, 상기 벌지는 상기 개방 단부에 면하여 위치한 일정 각도로 배향된 원추형 표면과, 상기 개방 단부 반대편에 위치한 대향 표면을 포함하는, 크림핑 공구에 있어서,
상기 튜브를 둘러싸는 위치 가능한 복수 개의 조(jaw)를 포함하고, 상기 조는 상기 튜브 쪽으로 상기 튜브로부터 멀어지도록 서로 이동 가능하고, 상기 각각의 조는 상부에 위치한 다이를 갖고, 상기 각각의 다이는 상기 조가 상기 튜브 쪽으로 이동하면 상기 튜브 둘레에서 원주 방향으로 연장하는 단일 작용선을 따라 오직 상기 원추형 표면과 접촉하기 위해 위치하는 단일 접촉 표면만을 갖는, 크림핑 공구. - 제 50항에 있어서, 상기 조는 서로 선회 가능하게 부착된, 크림핑 공구.
- 제 50항에 있어서, 상부에 장착된 적어도 하나의 정합 도그(registration dof)를 더 포함하고, 상기 정합 도그는 상기 튜브를 향하고 튜브로부터 멀어지게 이동할 수 있으며, 상기 정합 도그는 상기 다이 중 적어도 하나와 이격되고 이에 면하여 위치한 접촉 표면을 갖고, 상기 정합 도그의 상기 접촉 표면은 상기 벌지의 대향 표면과 결합될 수 있으며, 상기 정합 도그는 상기 다이에 대한 상기 튜브의 이동을 방지하기 위한, 크림핑 공구.
- 제 52항에 있어서, 상기 정합 도그는 상기 조 중 하나의 조에 장착된, 크림핑 공구.
- 제 52항에 있어서, 상기 정합 도그는 상기 다이 중 하나와 일체형으로 형성된, 크림핑 공구.
- 제 50항에 있어서, 복수 개의 정합 도그를 더 포함하고, 상기 각각의 정합 도그는 상기 각각의 조에 장착되며, 각각의 정합 도그는 상기 각각의 다이와 이격되고 이에 면하여 위치한 접촉 표면을 갖고, 상기 정합 도그의 상기 접촉 표면은 상기 조가 상기 튜브 쪽으로 이동시 상기 벌지의 상기 대향 표면과 결합 가능하며, 상기 정합 도그는 상기 다이에 대한 상기 튜브의 이동을 방지하기 위한, 크림핑 공구.
- 제 55항에 있어서, 상기 각각의 정합 도그는 상기 각각의 다이와 일체형으로 형성되는, 크림핑 공구.
- 커플링을 상기 커플링 내에 수용된 파이프 요소에 크림핑하는 방법으로서,
상기 커플링은 상기 파이프 요소를 수용하는 개방 단부를 갖는 튜브를 포함하고, 상기 튜브는 상기 튜브의 측벽의 반경 방향 벌지에 의해 형성된 원주 방향 채널을 가지며, 상기 벌지는 상기 개방 단부에 면하여 위치한 일정 각도로 배향된 원추형 표면을 포함하는, 크림핑 방법에 있어서,
상기 원추형 표면 둘레에서 원주 방향으로 연장되는 단일 접촉선을 따라 상기 원추형 표면에만 반경 방향으로 배향되는 힘을 가하는 단계로서, 상기 힘은 상기 튜브에 수직으로 배향된 제 1 작용선과 상기 튜브를 따라 축방향으로 배향된 제 2 작용선을 갖는, 상기 단계와,
상기 튜브를 향해 반경 방향으로 안쪽으로 상기 원추형 표면을 변형시키는 단계와,
상기 원추형 표면을 상기 튜브를 따라 상기 채널로 축방향으로 변형시키는 단계와,
상기 튜브와 파이프 요소 사이의 접촉을 통해 상기 단일 접촉선 아래에서만 상기 파이프 요소를 반경 방향으로 안쪽으로 변형시키는 단계를
포함하는, 크림핑 방법. - 제 57항에 있어서, 상기 파이프 요소와 상기 커플링 사이에 유밀식 조인트(fluid tight joint)를 이루도록 상기 튜브와 상기 파이프 요소 사이의 상기 채널 내에 시일(seal)을 압축하는 단계를 더 포함하는, 크림핑 방법.
- 제 57항에 있어서, 상기 힘을 인가하면서 상기 파이프 요소 쪽으로 상기 원추형 표면을 따라 상기 접촉선을 이동시키는 단계를 더 포함하는, 크림핑 방법.
- 제 57항에 있어서, 상기 벌지는 상기 튜브의 상기 개방 단부 반대편에 위치한 대향 표면을 더 포함하고, 상기 방법은, 상기 벌지의 상기 대향 표면을 지지하여 상기 튜브의 축방향 이동을 방지하는 단계를 더 포함하는, 크림핑 방법.
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