KR20130095733A - 가요성 토크 칼라를 구비한 도관 이음쇠 - Google Patents

Abstract

제 1 및 제 2 나사형 이음쇠 구성요소 및 적어도 하나의 도관 파지 장치를 구비하는 유형의 도관 이음쇠는 스트로크 제한 부재를 추가로 포함하며, 이 스트로크 제한 부재는 예정된 토크를 인가하는 방식으로 이음쇠가 풀업되도록 할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 스트로크 제한 부재는 토크 칼라로서 기능하며 하중을 받아 편향되는 일체형의 또는 일체화된 하중 지탱 부재로서 실현될 수도 있다. 본 발명은 또한, 회전에 의해, 토크에 의해 또는 이들 모두에 의해 풀업될 수 있는 이음쇠용 게이징 구조 및 방법을 제공한다.

Description

가요성 토크 칼라를 구비한 도관 이음쇠{CONDUIT FITTING WITH FLEXIBLE TORQUE COLLAR}

본 출원은, 전체 개시물이 참조에 의해 본 명세서에 완전히 포함되는, 2010년 7월 9일에 출원된, 측정 가능하거나 계측 가능한 토크 칼라를 구비한 도관 이음쇠(Conduit Fitting With Measurable or Gageable Torque Collar)를 제목으로 하는 미국 가출원 제 61/362,966 호의 이점을 청구한다.

본 발명은 금속 튜브 및 파이프와 같은 금속 도관용 이음쇠(fitting)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 짝을 이루는 나사형 이음쇠 구성요소를 함께 조임으로써 도관 파지 및 밀봉을 제공하는 이음쇠에 관한 것이다. 도관 이음쇠의 일례는 도관 파지 및 밀봉을 구축하기 위한 하나 이상의 도관 파지 장치를 사용하는 플레어리스 이음쇠(flareless fitting)이다.

도관과, 다른 도관과 같은 다른 유체 유동 장치, 밸브 또는 레귤레이터(regulator)와 같은 유동 제어 장치, 포트(port) 등 사이의 기계적 액밀(fluid tight) 연결부를 제공하기 위하여, 기상 또는 액상 유체 시스템에 도관 이음쇠가 사용되고 있다. 통상적으로 사용되고 있는 특정 유형의 도관 이음쇠로서 공지되어 있는 플레어리스 이음쇠(flareless fitting)는, 파지 및 밀봉 기능을 제공하기 위한, 예를 들어, 페룰(ferrule)과 같은 하나 이상의 도관 파지 장치를 사용한다. 이러한 종류의 이음쇠가 인기가 있는데 그 이유는 스퀘어링-오프(squaring-off) 및 데버링(de-burring)과 같은 도관 단부에서의 상당한 준비 과정을 필요로 하지 않기 때문이다. 본 발명에서, 용어 "이음쇠(fitting)"는 약칭으로서, 예를 들어, 튜브 또는 파이프 이음쇠와 같은 도관 이음쇠의 의미로 사용된다.

그러나, 두 개의 짝을 이루는 나사형 이음쇠 구성요소를 함께 조이는 방식으로 조립되는 이음쇠 구조를 포함하는 그외 다른 이음쇠가 본 발명에 사용될 수도 있다.

오늘날, 페룰 타입 이음쇠는 소정 회전(turn)에 의해 풀업되며, 이것은 나사 체결 방식의 짝을 이루는 이음쇠 구성요소가 기준 위치를 지나쳐 서로에 대해 상대적으로 특정 횟수로 완전한 회전 및 부분 회전을 수행함으로써 함께 조여지는 것을 의미한다. 여기서, 기준 위치는, 종종, 핑거 타이트(finger tight: 손으로 단단히 조임) 위치이다. 이러한 핑거 타이트 위치를 지나쳐 이루어지는 완전한 회전 및 부분 회전 횟수를 제어함으로써, 페룰이 도관을 효과적으로 파지 및 밀봉하는 것을 보장하도록, 함께 조여지는 이음쇠 구성요소의 상대적인 스트로크(stroke) 또는 축 방향 전진이 제어될 수도 있다. 종종, 이러한 이음쇠는 유체 시스템의 다양한 보수 유지 관리 활동을 위해 풀어지게 되며 이후, 풀어진 이음쇠는 보통 이음쇠를 "리메이크(remake 또는 remaking)"하는 것으로 일컬어지는 재조임 과정을 거친다. 이러한 리메이크는 동일한 이음쇠 구성요소 및 페룰에 의해 이루어질 수도 있으며, 또는 때때로 하나 이상의 부품 교체가 이루어진다.

본 발명의 목적은 짝을 이루는 나사형 이음쇠 구성요소를 함께 조임으로써 도관 파지 및 밀봉을 제공하는 이음쇠를 제공하는 것이다.

본 명세서에 개시된 본 발명의 하나 이상의 실시예 중 일 실시예에 따르면, 하중 지탱 부재 또는 스트로크 제한 부재와 같은 일체형의 또는 통합된 부재가 두 개의 짝을 이루는 나사형 이음쇠 구성요소를 구비한 도관 이음쇠를 제공한다. 하중 지탱 부재 또는 스트로크 제한 부재는 나사형 이음쇠 구성요소의 상대적인 축 방향 변위에 상응하는 토크를 인가함으로써 이음쇠의 풀업을 촉진할 수도 있다. 다른 실시예에 있어서, 이음쇠는 또한, 회전에 의해 풀업될 수도 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 이음쇠가 회전에 의해 풀업될 수 있을 뿐만 아니라 토크에 의해 풀업될 수 있도록 하기 위해 사용될 수도 있는 일체형의 또는 통합된 하중 지탱 부재 또는 스트로크 제한 부재가 제공된다. 본 발명은 "부재"로서 또는 몇몇 실시예에 있어서 토크 칼라 또는 플랜지로서 일컬어지는 하중 지탱 부재 또는 스트로크 제한 부재에 관한 것이다.

본 명세서에 개시된 본 발명의 하나 이상의 실시예 중 다른 실시예에 따르면, 스트로크 저항 특징부는 이음쇠 구성요소와 통합될 수도 있으며, 또는 일체형의 구조 또는 부분 또는 부재의 경우 나사형 이음쇠 구성요소 중 하나 또는 모두 상에 하중 지탱 표면이 형성 또는 마련될 수도 있다. 보다 특정한 일 실시예에 있어서, 일체형의 구조는 하중을 받아 편향되도록 가요성의 이음쇠 구성요소의 일체형의 또는 통합된 하중 지탱 부분 또는 부재를 포함한다. 가요성을 갖는 구조는 균열 발생이나 파단 없이 하중을 받아 구부려지거나, 편향되거나, 그외 다른 방식으로 이동 또는 변위되는 구조를 의미한다. 이음쇠 구성요소는 본체나, 너트 또는 본체와 너트 양자 모두일 수도 있으며, 암형 이음쇠의 일부, 예를 들어, 포트 또는 수형 이음쇠일 수도 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 선택적으로 탄성 변형이 발생할 수도 있긴 하지만, 가요성 부재는 이음쇠의 각각의 풀업(pull-up) 동안 하중을 받아 가소적으로 변형된다.

본 명세서에 개시된 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 토크에 의한 풀업은 최초 풀업 뿐만 아니라 리메이크를 위해 제공되며, 이러한 리메이크는 각각의 리메이크 시의 신뢰성 있는 도관 파지 및 밀봉과 함께 변형예로서 다수 회의 리메이크를 포함한다. 일 변형예에 있어서, 스트로크 회수를 개선하기 위하여 리메이크 시에 페룰의 센터링을 위해 내부 테이퍼를 구비한 너트가 제공된다.

또 다른 실시예에 있어서, 이음쇠는 토크에 의한 풀업을 촉진하는 스트로크 저항 특징부를 포함한다. 각각의 리메이크 시에 토크에 의한 풀업 공정이 추가로 사용될 수도 있으며, 스트로크 저항 특징부에 의해 리메이크 시에 토크에 의한 풀업이 촉진된다. 보다 특정한 일 실시예에 있어서, 각각의 리메이크는 이음쇠의 초기 풀업 또는 최초 풀업에서와 동일한 토크에 의해 이루어질 수도 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 예컨대 스트로크 저항 특징부는, 예컨대 가요성 토크 칼라 또는 가요성 플랜지와 같은, 예컨대 일 부재를 사용하여 실현될 수도 있다. 상기 부재는 이음쇠의 비일체형의 별개의 부품일 수도 있으며, 또는 이음쇠 구성요소가 일체형으로 형성될 수도 있다. 토크 칼라 또는 가요성 부재는 최초 풀업 시에 접촉이 이루어질 수도 있으며, 또는 한 번 이상의 리메이크 후까지는 접촉이 이루어지지 않을 수도 있다.

또 다른 실시예에 있어서, 토크에 의한 풀업은 하나 이상의 도관 파지 장치를 센터링하고 위치 설정하는 것을 보조하는 하나 이상의 테이퍼형 표면을 구비하는 이음쇠 구성요소를 선택적으로 사용하여 보다 더 촉진될 수도 있다. 내부 테이퍼의 해택은 토크에 의한 최초 풀업 뿐만 아니라 토크에 의한 효과적인 리메이크 횟수를 상당히 증가시킬 수 있다.

또 다른 실시예에 있어서, 이음쇠의 최초 풀업 뿐만 아니라 연속적인 리메이크를 위한 풀업을 계측하도록 사용될 수도 있는 고유의 게이징 특징부가 제공된다. 고유의 게이징 특징부는 토크에 의한 및/또는 회전에 의한 풀업을 위해 사용될 수도 있다.

당 업계의 숙련자라면 본 발명에 개시된 다양한 방법의 전술한 및 그외 다른 실시예가 첨부 도면을 참조하여 이해될 것이다.

본 발명에 따르면, 하중 지탱 부재 또는 스트로크 제한 부재와 같은 일체형의 부재의 사용을 통해 나사형 이음쇠 구성요소의 상대적인 축 방향 변위에 상응하는 토크를 인가함으로써 이음쇠의 풀업을 촉진할 수 있다.

도 1은 본 발명의 하나 이상의 실시예 중 일 실시예를 나타낸, 핑거 타이트 위치의 도관 이음쇠의 일 실시예의 종단면도;
도 2는 도 1의 원 부분(A)의 확대도;
도 3은 이음쇠가 완전히 풀업된 위치에 있는, 도 1의 원 부분(A)의 확대도;
도 3a는 토크 대 회전량의 일례를 나타낸 차트;
도 4는 핑거 타이트 위치에서의 토크 이음쇠의 풀업에 관한 다른 실시예를 나타낸 도면;
도 5는 도 4의 원 부분(B)을 나타낸 확대도;
도 6은 이음쇠가 완전히 풀업된 위치에 있는, 도 4의 원 부분(B)의 확대도;
도 7은 핑거 타이트 위치에서의 토크 이음쇠의 풀업에 관한 다른 실시예를 나타낸 도면;
도 8은 도 7의 원 부분(B)을 나타낸 확대도;
도 9는 핑거 타이트 위치에서 도관 단부에 조립된 토크 풀업 이음쇠를 나타낸 도면;
도 10은 도 9의 원 부분(A)을 나타낸 확대도;
도 11은 비일체형 토크 칼라를 구비한 핑거 타이트 위치에서 도관 단부에 조립된 토크 풀업식 암형 이음쇠의 다른 실시예를 나타낸 도면;
도 12는 일체형 토크 칼라를 구비한 핑거 타이트 위치에서 도관 단부에 조립된 토크 풀업식 암형 이음쇠의 다른 실시예를 나타낸 도면;
도 13은 암형 너트의 테이퍼형 내면을 사용하는 비일체형 토크 칼라를 구비한 수형 이음쇠의 다른 실시예를 나타낸 도면;
도 14는 일체형 토크 칼라를 사용하지만 도 13과 유사한 일 실시예를 나타낸 도면;
도 15a 및 도 15b는 각각 핑거 타이트 위치 및 풀업 위치의 하중을 받아 편향되는 일체형의 또는 통합된 하중 지탱 부재를 사용하는 암형 도관 이음쇠의 다른 실시예를 나타낸 도면;
도 16은 핑거 타이트 위치의 하중을 받아 편향되는 일체형의 또는 통합된 하중 지탱 부재를 사용하는 수형 도관 이음쇠의 다른 실시예를 나타낸 도면; 및
도 17은 수형 이음쇠의 일 변형예의 하중 지탱 부재 부분을 나타낸 확대도.

본 명세서의 예시적인 실시예는 스테인리스강 튜브 이음쇠로 제시되어 있지만, 본 발명이 이러한 용례로만 제한되는 것은 아니며, 316 스테인리스강을 제외한 상이한 재료뿐만 아니라 튜브 및 파이프와 같은 여러 가지 상이한 금속 도관에 대한 용도를 확인할 것이며, 또한 액상 또는 기상 유체에 대해 사용될 수도 있다. 본 명세서에 개시된 본 발명이 도관 파지 장치 및 이음쇠 구성요소에 대한 예시적인 구조를 설명하고 있긴 하지만, 본 발명이 이러한 구조의 사용으로만 제한되는 것은 아니며, 하나 이상의 도관 파지 장치를 사용하는 다수의 상이한 이음쇠 구조의 용례를 확인할 것이다. 몇몇 이음쇠의 경우에 있어서, 도관 파지 장치에 추가하여, 예를 들어, 시일(seal)과 같은 하나 이상의 추가 부품이 마련될 수도 있다. 본 발명이 튜브 또는 파이프와 사용될 수도 있으므로, 튜브 또는 파이프 또는 이들 모두를 포함하는 의미로서 용어 "도관(conduit)"이 사용된다. 일반적으로, 용어 "이음쇠 조립체(fitting assembly)", "도관 이음쇠(conduit fitting)" 그리고 "이음쇠(fitting)"는, 하나 이상의 도관 파지 장치와 함께 보통 제 1 및 제 2 이음쇠 구성요소로 이루어지는 조립체를 일컫는 약칭으로서, 상호 교환 가능하게 사용된다. 따라서, "이음쇠 조립체"의 개념은, 핑거 타이트에 의해 부분적으로 또는 완전히 풀업된 위치에 도달하는 도관 상의 부품 조립체를 포함할 수도 있지만, 용어 "이음쇠 조립체"가 또한, 함께 조립되지는 않더라도 구성 부품을 구성할 뿐만 아니라, 예를 들어, 선적 또는 취급을 위해 도관 없이 함께 조립되는 부품을 포함하기 위한 의도로 사용될 수도 있다. 이음쇠는, 보통, 함께 연결되는 두 개의 이음쇠 구성요소와 하나 이상의 파지 장치를 포함하지만, 본 발명에서 또한 이음쇠가 추가의 구성요소 및 부품을 포함하는 의미로 사용될 수도 있다. 예를 들어, 유니온 이음쇠(union fitting)는 본체와 두 개의 너트로 이루어질 수도 있다. 또한, 본 발명에서 용어 "리메이크 이음쇠(fitting remake)" 및 그 파생 용어는, 적어도 한번 조여지거나 완전히 풀업된 다음, 풀림 과정을 거치고, 다시 다른 완전히 풀업된 위치로 조여진 이음쇠 조립체를 일컫는 의미이다. 리메이크는, 예를 들어, 동일한 이음쇠 조립체 부품(예를 들어, 너트, 본체, 페룰)에 의해 이루어질 수도 있으며, 또는 이음쇠 조립체의 하나 이상의 부품의 교체를 포함할 수도 있다. 본 명세서에서는, 설명의 편의를 위해, 참조 용어 "외향(outboard)" 및 "내향(inboard)"이 사용되며, 이들 용어는 단순히 이음쇠의 중심을 향한 축 방향(내향) 또는 중심으로부터 반대쪽을 향한 축 방향(외향)을 나타낸다.

또한, 본 발명에서 용어 "가요성(flexible)"은, 일 부재가 균열이나 파열 없이 형상 변형, 응력 변형, 휘어짐, 굴절, 세장 작용을 거치거나, 그외 다른 방식으로 이동 또는 변위 과정을 거치도록 하는, 부재의 구조적 특성을 의미한다. 이러한 가요성 변형은 응력에 의한 경화 작용을 수반할 수도 있다. 가요성 변형은 또한, 영구적인 경화 또는 가소성 변형을 수반할 수도 있으며, 또는 부수적인 탄성 변형에 의한 가소성 변형일 수도 있지만, 적어도 어느 정도까지의 가소성 변형은 리메이크를 촉진하기 위해 바람직하다.

두 개의 나사형 부품이 함께 조여져 이음쇠를 풀업하는 경우, 회전량 및 토크가 관련 인자로서 조임 공정에 적용 가능하다. 튜브 또는 파이프 이음쇠의 경우, 너트 및 본체와 같은 나사형 이음쇠 구성요소가 함께 조여지는 경우, 페룰(들)이 가소성 변형을 거치게 되며, 또한, 대부분의 경우, 도관을 가소적으로 변형시키며, 또한 대다수의 구조에서, 도관 외면으로의 절단 또는 도관 외면의 스웨이징(swaging)을 포함할 수 있다는 사실을 기반으로 하여, 전술한 바와 같은 관련 인자 적용이 이루어진다. 이음쇠 내부에서의 나사산 결합 및 그외 다른 금속 대 금속 접촉과 함께 전술한 바와 같은 변형으로 인해, 너트와 본체가 조여짐에 따라, 필연적으로 토크 증가가 초래된다. 그러나, 대다수의 종래 기술의 공지된 이음쇠 구조에서, 핑거 타이트 위치를 지나쳐 완전히 풀업된 위치에 도달하기 위해 풀업 토크와 회전 횟수 사이의 재현 가능하며 신뢰성 있는 연관 관계가 반드시 필요한 것은 아니다. Swagelok사(社)에 의해 시판되고 있는 바와 같은 고품질 고성능 이음쇠의 경우에도, 토크 또는 느낌을 바탕으로 한 풀업은 경험이 많은 조립자를 필요로 하며, 이음쇠가 소정 회전에 의해 풀업 위치에 도달하는 방안만이 추천된다. 그 이유는, 부분적으로는, 이러한 고품질 이음쇠의 경우, 설계 목적 중 하나는 풀업 토크를 감소시키며 갈링(galling)과 그외 다른 토크 관련 문제를 방지함으로써, 완전히 풀업된 위치에서 심지어 고도로 숙련된 조립자에게 토크가 미치는 현저한 효과를 추가로 감소시킬 수 있다는 사실에 기인한다.

그러나, 본 명세서에 기재된 바와 같은 목적을 위해, 두 개의 나사형 이음쇠 구성요소(예를 들어, 너트와 본체)를 함께 조이는 방식으로 이음쇠를 풀업하거나 구성하는 관점에서, "토크에 의한" 풀업은 상대적인 회전 및 부분 회전 횟수 카운팅을 필요로 하지 않고, 규정되거나 예정된 또는 최소 토크를 사용하여 부품을 함께 조이는 작동을 의미한다. 이러한 토크는 명확히 구별되거나 정확한 토크 값을 가질 수도 있으며, 또는 상기 규정되거나 예정된 또는 최소 토크가 소정 범위의 토크 값을 의미할 수도 있다. 예정된 토크가 용례에 따른 토크 값의 범위에 포함될 수도 있다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 예정된 토크는, 이음쇠가 적절하게 풀업되어 도관을 파지하여 밀봉하는 것을 보장하며, 또는 기준 위치를 지나쳐 이루어지는 소망하는 횟수의 완전한 회전 및 부분 회전 위치에 대응하는 이음쇠 구성요소의 상대적인 축 방향 변위에 영향을 미치는, 예정된 토크 이상의 소정 토크에 해당할 수도 있다. 다른 실시예에 있어서, 예정된 토크가 예정된 토크 ± 공차의 값을 가질 수도 있다. 예를 들어, 규정되거나 예정된 토크는, 예를 들어, 토크 값의 ±10%, 또는 토크 값의 ±15%, 또는 토크 값의 ±15% 이내의 임의의 범위와 같은, 토크 값의 ±0 내지 15%의 토크 값을 가질 수도 있다. "회전에 의한" 풀업은 예정된 토크를 필요로 하지 않고 기준 위치를 지나쳐 규정된 또는 소망하는 횟수의 상대적인 완전한 회전 및/또는 부분 회전을 사용하여 부품을 함께 조이는 작동을 의미한다. 토크에 의한 풀업 및 회전에 의한 풀업은 모두, 이하에 추가로 설명되는 바와 같은 초기 풀업 및 리메이크과 관련하여 사용된다.

따라서, 본 발명의 도 15 내지 도 17의 실시예에 있어서, 예를 들어, 스트로크 제한 부재 또는 하중 지탱 부재와 같은 가요성 부재를 제공하며, 이러한 부재의 일 표면이, 풀업 과정에서의 나사형 이음쇠 구성요소의 상대적인 축 방향 변위 동안, 이음쇠 조립체의 다른 표면과 결합한다. 이러한 결합 표면은, 바람직하게는, 기준 위치에서 결합하는 것이 아니라, 기준 위치를 지나쳐 추가로 상대적으로 축 방향으로 변위된 후 최초로 결합된다. 이러한 결합은 이음쇠가 경험하게 되는 최초 풀업인 것이 바람직하다. 변형예로서, 이들 결합 표면은, 바람직하게는, 회전에 의해 풀업되는 이음쇠의 완벽한 풀업을 위해, 핑거 타이트 위치를 지나쳐 이루어지는 완전한 회전 및 부분 회전 횟수와 연관될 수도 있는 나사형 이음쇠 구성요소의 상대적인 축 방향 변위에 밀접하게 대응하거나 일치하도록 최초로 서로 결합된다. 이러한 방식으로, 이음쇠가 선택적으로 회전에 의해 및/또는 토크에 의해 풀업될 수 있다. 용례 및 풀업 공정의 임계값에 따라, 모든 상황에서 전술한 표면이 기준 위치를 지나쳐 규정된 상대적인 축 방향 변위 지점에서 정밀하게 결합될 필요는 없다. 그러나, 재현 가능하며 신뢰성 있는 풀업을 위해서는, 회전에 의한 풀업을 위해 사용되는 상응하는 상대적인 축 방향 변위에 의해 전술한 결합 표면이 밀접하게 정렬된 상태로 결합되는 것이 바람직하다. 다시 말해, 모든 경우에 필요한 것은 아니지만, 기준 위치를 지나쳐 이루어지는 규정된 횟수의 완전한 회전 및 부분 회전에 의해 밀접하게 정렬되는 상대적인 축 방향 변위로 이음쇠 구성요소를 조이는 경우, 결합 표면이 서로 결합하거나 접촉하는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 또한, 풀업 동안 사용되는 스트로크의 크기가 이음쇠의 유용한 리메이크 횟수를 최대화하거나 최적화하도록 제어될 수도 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 가요성 부재의 표면이 이음쇠 조립체의 나머지 표면과 결합하는 경우, 이음쇠 구성요소를 함께 계속 조이기 위해 필요한 토크의 확연한 증가를 조립자가 감지할 수 있는 것이 바람직하다. 그러나, 변형예로서, 토크 렌치(wrench)와 같은 토크 적용 공구를 사용하는 경우, 조립자가 토크 증가를 감지할 필요는 없지만, 동일한 풀업을 달성하기 위해 상기 공구가 사용될 수도 있다.

본 발명에서 스트로크와 관련하여 사용되는 바와 같은 단어 "제한(limiting)"이 적극적인 정지부(positive stop)의 사상을 포함하기 위한 의도가 있는 것은 아니다. 오히려, 용어 스트로크 제한은, 가요성 부재 또는 토크 칼라가 결합 표면과 접촉 시에 상대적인 축 방향 변위에는 저항하지만 추가의 축 방향 전진을 방해하지는 않는다는 의미로 사용된다. 이것은 적극적인 정지부가 효과적이면서 신뢰성 있는 리메이크를 촉진하지 않기 때문에 중요하다. 예를 들어, 정지 칼라는 보통, 이음쇠가 리메이크를 위한 신뢰성 있는 추가의 축 방향 전진을 허용하기 위하여 재구성되는 경우 제거된다.

가요성 부재가 복수 회의 리메이크를 위해 선택적으로 사용될 수 있기 때문에, 도관 파지 장치(들)의 변형을 야기하였던 이전의 풀업 작동이 전혀 없었음을 의미하는 이음쇠의 맨처음의 풀업의 경우, 기준 위치가 최초의 핑거 타이트 위치로서, 이러한 핑거 타이트 위치를 지나쳐 풀업을 달성하도록 이음쇠 구성요소를 함께 추가로 전진시키기 위해, 소정 횟수의 완전한 회전 및 부분 회전(즉, 상대적인 축 방향 전진)을 수행할 필요가 있다는 점에 주목하여야 한다. 그러나, 이러한 맨처음의 풀업과 후속 리메이크를 비교해 보면, 파지 및 밀봉을 보장하기 위해 필요한 추가의 상대적인 축 방향 변위 또는 스트로크의 정도가 동일하지 않다. 다시 말해, 각각의 리메이크는 보통, 기준 위치를 지나쳐 추가로 이루어지는 더 작은 부분 회전만을 포함한다. 리메이크를 위한 기준 위치는 마지막 풀업 후 구성요소가 배치되는 위치이다. 이러한 이전의 풀업 위치(리메이크 기준 위치)는 구성요소, 특히, 도관 파지 장치가 이미 한 세트를 이루고 있지만 또한 약간의 탄성 반력 또는 감쇠를 경험하였을 수도 있는 위치가 되는 경향이 있다. 토크에 의한 풀업을 위해 사용되는 가요성 부재의 관점에서, 각각의 리메이크의 경우, 결합 표면은 실제로 리메이크 기준 위치에서 매우 밀접하거나 심지어 접촉할 수도 있지만, 가요성 부재는 여전히 이음쇠의 리메이크를 달성하기 위한 추가의 축 방향 전진을 허용한다. 따라서, 나사형 이음쇠 구성요소의 추가의 상대적인 축 방향 변위시까지 초기에는 결합 표면이 접촉하지 않는다는 사상은, 실제로는, 이음쇠가 경험하게 되는 맨처음의 풀업에만 적용될 수도 있으며, 각각의 리메이크의 경우에는 반드시 그렇지는 않을 수도 있다. 특히, 다수의 리메이크가 수행된 후, 도관 파지 장치는 점점 더 경화되어 도관 상의 적소에 고정됨으로써, 이후 리메이크 시에 도관의 파지 및 밀봉을 달성하기 위한 이음쇠 구성요소의 추가의 상대적인 축 방향 전진을 감지할 수 없을 수도 있다.

더욱이, 본 명세서의 예시적인 실시예가 가요성 부재 표면을 예시하며 결합 표면이 맨처음의 풀업 시에 결합되는 것으로 설명하고 있긴 하지만, 이러한 구성이 모든 경우에 필요한 것은 아니다. 예를 들어, 최초의 풀업을 달성하기 위해 소망하는 토크가 사용될 수 있지만, 결합 표면이 최초 또는 후속 풀업 시까지 결합되지 않도록 가요성 부재가 설계될 수도 있다.

이하에 추가로 설명되는 바와 같이, 가요성 부재는 또한, 이음쇠 조립체와 연관된 본질적인 게이징(gauging) 기능을 위한 능력을 제공할 수도 있다. 여기서, "본질적으로"가 의미하는 바는, 상이한 여러 실시예에 있어서 외부 공구의 사용이 또한 촉진될 수도 있긴 하지만, 이러한 외부 공구를 필요로 하지 않고 이음쇠 조립체가 전술한 게이징 기능을 자체적으로 포함하고 있거나, 원래부터 또는 일체형으로 포함하고 있음을 의미한다. 가요성 부재가 토크에 의한 풀업과 상대적인 축 방향 변위(기준 위치를 지나쳐 이루어지는 상대 회전) 사이의 재현 가능하며 신뢰성 있는 관계를 제공하기 때문에, 토크에 의한 최초 풀업 게이징 뿐만 아니라 회전에 의한 최초 풀업 게이징에도 이러한 게이징 특징부가 사용될 수도 있다. 더욱이, 가요성 부재는 토크에 의한 또는 회전에 의한 리메이크 시에 게이징을 위해 사용될 수 있는 본질적인 또는 그 반대의 게이징 기능 및 구조를 촉진한다.

본 발명의 다양한 독창적인 태양, 개념 및 특징이 바람직한 실시예의 조합 형태로 구체화되는 것으로 설명 및 도시되어 있긴 하지만, 이러한 다양한 태양, 개념 및 특징이 다수의 변형예에 개별적으로 또는 다양한 조합 및 하위 조합 형태로 사용될 수도 있다. 또한, 본 명세서에서 명확하게 배제되어 있지 않은 한, 모든 이러한 조합 및 하위 조합은 본 발명의 영역 내에 포함되는 것으로 의도된다. 변형예의 재료, 구조, 구성, 방법, 회로, 장치 및 구성요소, 형성, 적합성 및 기능에 관한 대체물 등과 같은 본 발명의 다양한 태양, 개념 및 특징에 관한 다양한 변형예가 설명될 수도 있긴 하지만, 현재 공지되어 있거나 이후 개발되든지 간에, 이러한 설명은 유효한 변형예를 완벽하게 또는 철저히 열거하기 위한 것으로 의도되고 있는 것은 아니다. 당 업계의 숙련자라면 이러한 독창적인 태양, 개념 또는 특징 중 하나 이상을 추가의 실시예에 즉각적으로 적용할 수도 있으며, 이러한 실시예가 본 명세서에 명확하게 개시되어 있지 않긴 하지만 이들 실시예를 본 발명의 영역 내에서 사용할 수도 있을 것이다. 추가적으로, 본 발명의 일부 특징, 개념 또는 태양이 바람직한 장치 또는 방법으로서 본 명세서에 설명될 수도 있긴 하지만, 이러한 설명이, 명확하게 증명되어 있지 않은 한, 전술한 특징을 필요로 하거나 필수적인 것으로 제안할 의도가 있는 것은 아니다. 본 발명의 이해를 돕기 위해 추가의 바람직한 또는 대표적인 값 및 범위가 포함될 수도 있긴 하지만, 이러한 값 및 범위가 제한적인 의미로 해석되어야 하는 것은 아니며, 명확하게 증명된 경우에만 임계값 또는 범위를 나타내기 위한 의도를 갖는 것이다. 더욱이, 다양한 태양, 특징 및 개념이 독창적이며 본 발명의 일부를 형성하는 것으로 본 명세서를 통해 명확하게 확인할 수도 있긴 하지만, 이러한 확인이 배타적인 의도로 사용된 것은 아니며, 오히려 이러한 특정한 발명 또는 그 일부로서 명확하게 확인하지 않고, 본 명세서에서 첨부된 특허청구범위에 기재된 바와 같은 완전히 설명되고 있는 독창적인 태양, 개념 및 특징을 포함할 수도 있다. 바람직한 방법 또는 공정의 설명이 모든 경우에 필요한 것으로 모든 단계를 포함하는 것으로 제한되는 것은 아니며, 명확하게 증명되어 있지 않은 한 이러한 단계의 제공 순서가 필요하거나 필수적인 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 하나 이상의 실시예 중 제 1 실시예가 제공된다. 본 예에서, 튜브 또는 파이프용 도관 이음쇠(10)는 제 1 이음쇠 구성요소(12)와 제 2 이음쇠 구성요소(14)를 포함한다. 이들 부품은 당 업계에 통상적으로 각각 본체 및 너트로서 공지되어 있으며, 이음쇠의 구성 과정에서 본체(12)는 도관 단부(C1)를 수용하도록 구성되며, 너트(14)는 본체(12)에 연결될 수도 있다. 편의를 위해 본 명세서에 본체 및 너트와 같은 통상적인 용어가 사용되고 있긴 하지만, 당 업계의 숙련자라면 알 수 있는 바와 같이, 이러한 전문 용어가 부품을 설명하도록 사용될 수도 있는 용례로만 본 발명이 제한되는 것은 아니다. 본체(12)는 도시된 바와 같은 자주식 구성요소일 수도 있으며, 또는, 예를 들어, 밸브, 탱크 또는 그외 다른 유동 장치나 유체 방지 장치와 같은 다른 구성요소 또는 조립체와 일체형일 수도 있으며, 또는 일체형으로 형성되거나 조립될 수도 있다. 본체(12)는 당 업계에 잘 알려진 두서너 가지의, 예를 들어, 유니온(union), 티(tee), 엘보우(elbow) 등의 상이한 많은 구성을 구비할 수도 있다. 이음쇠는 또한, 당 업계에서 암형 이음쇠 또는 수형 이음쇠로서 통상 일컬어지며, 수형 이음쇠의 경우, 수형 본체(12)가 외부에 나사형 부분을 포함하며 암형 너트(14)가 내부에 나사형 부분을 포함하는 특징이 있다. 암형 이음쇠의 경우, 수형 너트(12)가 외부에 나사형 부분을 포함하며 암형 본체(14)가 내부에 나사형 부분을 포함한다. 본 발명은 이러한 암형 및 수형 이음쇠에 관한 실시예를 제공한다.

통상적인 이음쇠는 또한, 하나 이상의 도관 파지 장치(16)를 포함한다. 다수의 이음쇠에서, 이러한 도관 파지 장치(16)는 페룰로 불리운다. 본 명세서에서, 도관 파지 장치와 페룰이 상호 교환 가능하게 사용되고 있으며, 변형예로서, 도관 파지 장치가 통상, 페룰로서 공지되거나 일컬어지고 있지 않은 일 구성요소 형태로 실현될 수도 있으며, 예를 들어, 시일과 같은 추가 부품을 포함할 수도 있음을 이해하여야 한다. 본 명세서에서, 다양한 실시예의 이음쇠는, 예를 들어, 제 1 또는 전방 페룰(18)과 제 2 또는 후방 페룰(20)과 같은 두 개의 도관 파지 장치를 포함한다. 편의상, 중심 종축선(X)을 따른 본체에 대한 상대적인 도관 파지 장치의 축 방향 이동 방향을 지시하기 위해 "전방(front)" 및 "후방(back)"이 구별되어 사용된다. 본 명세서에서 "반경 방향(radial)" 및 "축 방향(axial)"에 관한 모든 참조 용어는 그외 다른 방식으로 주지될 수도 있는 바와 같은 경우를 제외하고는 X-축선에 대하여 언급되고 있다. 또한, 본 명세서에서 각도에 관한 모든 참조 용어는 그외 다른 방식으로 주지될 수도 있는 바와 같은 경우를 제외하고는 X-축선에 대하여 언급되고 있다.

주지하는 바와 같이, 본체(12)는 통상, 도관(C)의 단부(C1)를 수용하는 이음쇠 구성요소로서 이해된다. 너트(14)는 통상, 본체와 나사 체결 방식으로 짝을 이루는 이음쇠 구성요소로서 이해되며, 적어도 하나의 구동면(22)을 포함하고, 이 구동면은 제 2 또는 후방 페룰(20)의 후방 단부 또는 피동면(24)과 결합한다. 도 1에서, 이음쇠(10)는 본체(12) 상에 외부 나사산(28)을 구비하며, 너트(14) 상에 내부 나사산(29)을 구비하는 나사형 연결부(26)를 포함한다(도 2).

이음쇠 결합 구성요소(12, 14)와 도관 파지 장치(24, 30)의 예시적인 기하학적 형상, 구성 및 디자인은 디자인 선택의 문제이며, 이음쇠의 사용 재료 및 예상 디자인 및 성능 기준에 상당히 좌우된다는 점에 주목하는 것이 중요하다. 다수의 서로 다른 결합 구성요소 및 도관 파지 장치 디자인이 당 업계에 공지되어 있으며 이후 설계될 수도 있다. 예시적인 실시예의 관점에서 본 명세서에 설명 및 예시된 본 개시 내용 및 본 발명은 토크에 의한 풀업, 또는 선택적으로 토크 또는 회전에 의한 풀업 능력을 제공하기 위한 구조 및 방법에 관한 것이다.

본 명세서에 사용되는 "완전한 풀업(complete pull-up)"이라는 용어는, 도관(C) 상의 이음쇠 조립체(10)의 액밀 방식의 밀봉 및 파지를 달성하기 위하여, 하나 이상의 도관 파지 장치가 보통 변형은 되지만 반드시 가소적으로 변형되지는 않도록 이음쇠 구성요소를 함께 연결하는 방식에 관한 것이다. 다수의 경우에, 도관은 또한, 풀업 동안 가소적으로 변형될 수도 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 부분적인 풀업은, 도관 파지 장치(들)가 도관에 맞대어 반경 방향으로 압축되며 이에 따라 도관에 부착되긴 하지만 완전한 풀업 후 달성되는 필요한 도관 파지 또는 액밀식 연결부를 반드시 생성하지는 않도록, 부분적이긴 하지만 암형 및 수형 이음쇠 구성요소를 함께 충분히 조이는 방식에 관한 것이다. 따라서, 용어 "부분적인 풀업"은 또한, 페룰과 너트가 이음쇠 조립체를 형성하기 위하여 제 2 이음쇠 구성요소와 짝을 이루기 전에 도관 상에 유지되도록, 도관 상에서 페룰을 충분히 변형시키기 위해 스웨이징 공구가 사용되는 프리-스웨이징(pre-swaging)으로서 종종 당 업계에서 일컬어지고 있는 방식을 포함하는 것으로 이해될 수도 있다. 핑거 타이트 위치 또는 조건은, 도관 파지 장치가 수형 이음쇠 구성요소와 암형 이음쇠 구성요소 사이에서 이들 구성요소와 축 방향으로 접촉하는 인접 위치로 이음쇠 구성요소와 도관 파지 장치가 도관 상에 헐겁게 조립되지만, 가소성 변형이 이루어지지 않는 도관 파지 장치(들)로 보통 대표되는 바와 같이 암형 및 수형 이음쇠 구성요소가 함께 상당히 조여지지는 않는 상태를 의미한다. 핑거 타이트 위치 또는 조건은 또한, 이음쇠가 완전한 풀업 위치로 조여지는, 페룰과 도관이 이전에 변형된 적이 없음을 의미하는 최초 순간을 일컫는 초기 풀업 또는 최초 풀업 또는 구성을 일컫는다. 후속 풀업 또는 리메이크는, 이전 풀업이 이음쇠의 최초 풀업이었는지 이후의 풀업 또는 리메이크이었는지 간에, 이전 풀업 후 이루어지는 완전한 풀업을 의미한다.

본체(12)는 전방 페룰(18)용의 캐밍(camming) 표면으로서 작용하는 절두 원추형 표면(30)을 포함한다. 전방 페룰(18)의 후방 단부는 후방 페룰(20)용의 캐밍 표면으로서 작용하는 절두 원추형 리세스(32)를 포함한다. 완전한 도관 파지 및 밀봉을 달성하기 위하여, 이음쇠 및 그 파생물을 풀업하거나 구성하는 것으로 당 업계에 통상적으로 공지되어 있는 너트와 본체가, 후방 페룰(20)과 전방 페룰(18)이 개개의 캐밍 표면(32, 30)에 맞대어 축 방향으로 전진 이동하도록, 함께 조여진다. 이에 따라, 도관의 파지 및 밀봉을 달성하도록 도관(C)의 외면에 맞대어 페룰이 반경 방향 내측으로 압축된다. 도 1 및 도 2의 예시적인 이음쇠 조립체에 있어서, 전방 페룰이 일차적으로 액밀 시일을 제공하는 상태로, 도관 파지가 일차적으로 후방 페룰을 이용하여 달성된다. 그러나, 몇몇 디자인에서는, 전방 페룰이 또한 도관을 파지할 수도 있으며, 후방 페룰이 또한 액밀 시일을 제공할 수도 있다. 따라서, 용어 "도관 파지 장치(conduit gripping device)"는, 특정 도관 파지 장치가 도관 파지 및 밀봉 기능 중 하나를 수행하든지 또는 모두를 수행하든지 간에, 두 개의 뚜렷한 기능, 이른바 도관 파지 및 밀봉을 포함할 수도 있다. 변형예로서, 본 발명은 단일 도관 파지 장치가 도관 파지 및 밀봉 기능 모두를 수행하는 단일 도관 파지 장치 유형의 이음쇠와 사용될 수도 있으며, 또 다른 변형예로서, 본 발명이 두 개를 초과하는 도관 파지 및 밀봉 장치를 사용하는 이음쇠와 사용될 수도 있다.

도 1에는 핑거 타이트 위치의 이음쇠(10)가 도시되어 있다. 이 위치에서, 페룰(18, 20)은 도관(C)이 본체(12) 내로 삽입된 후 또는 삽입되기 전에 설치되며, 너트(14)는 본체(12)에 대한 너트(14)의 상대 회전에 대한 저항이 느껴지는 지점까지 본체와 짝을 이루도록 결합된다. 바람직하게는, 도관 단부(C1)가 본체(12)의 카운터보어 숄더(counterbore shoulder)(13) 상에 지지된다. 이러한 핑거 타이트 위치에서, 너트 구동면(22)이 후방 페룰의 후방 단부(24)와 접촉하며, 너트가 본체 상에서 회전함에 따라 후방 페룰(20)이 전방 페룰(18)과 접촉하도록 가압되며, 전방 페룰(18)은 본체 캐밍 표면(30)과 접촉하게 된다. 통상적으로, 조립자는 구성요소가 일반적으로 맞닿아 도 1에 도시된 위치에 있다는 것을 나타내는 추가 조임에 대한 저항감이 느껴질 때까지 본체상으로 너트(14)를 수동으로 조일 것이다.

이러한 연결을 완료하기 위하여, 이음쇠를 구성 또는 풀업하는 방식으로 알려진 바와 같이 본체와 너트가 서로에 대해 상대적으로 회전된다. 구동면(22)이 후방 페룰(20)을 전방으로 가압하며, 후방 페룰은 다시, 캐밍 표면(30)에 맞대어 전방 페룰의 전방부(18a)에 힘을 가하기 위하여 전방 페룰(18)을 가압한다. 이에 따라, 전방 페룰이 반경 방향으로 압축되어 캐밍 표면(30) 및 도관(C)과 액밀 시일을 형성한다. 후방 페룰의 전방부(20a)에 의해 전방 페룰의 절두 원추형 리세스(32)를 향해 힘이 가해진다. 이에 따라, 후방 페룰(20)이 가소적으로 변형되며 반경 방향으로 압축됨으로써, 후방 페룰이 도관과 밀접하게 결합하도록 된다. 후방 페룰의 전방 가장자리(20b)(도 3 참조)가 도관(C)의 외면에 끼워져 숄더(S)가 형성된다. 이러한 숄더는 후방 페룰(20)과 협동하여 가압 상태 하에서도 우수한 도관 파지 특성을 제공하며, 후방 페룰은 그렇지 않을 경우에는 본체(12)의 외부 도관에 힘을 가하는 경향이 있다. 후방 페룰은 또한, 일차적으로는 도관 파지 기능을 제공하긴 하지만, 도관과의 액밀 시일을 형성할 수도 있다. 전술한 바와 같은 연결은, 이음쇠(10)와 도관 단부가 압력에 대항하여 액밀 시일 및 강력한 도관 파지 특성을 달성하도록 너트(14)가 본체(12)에 대해 상대적으로 축 방향으로 충분히 전진 이동되면 완료된다. 이러한 위치가 도 3에 도시되어 있으며, 완전히 구성된 또는 풀업된 위치로 통상 공지되어 있다.

조립자가 이음쇠(10)를 풀업하는 것을 돕기 위하여, 본체에는 보통, 렌치용 평탄부(flat)(34)가 마련되어 있으며, 너트에는 통상, 렌치용 평탄부(36)(도 1)가 마련되어 있다. 이음쇠 구성요소가 회전될 수도 있긴 하지만, 조립자는 보통 렌치를 사용하여 본체(12)를 고정적으로 유지하면서 다른 렌치를 사용하여 너트(14)를 회전시킨다. 변형예로서, 때때로, 본체(12)가 고정구에 유지되며, 일부 디자인에서는, 특히, 암형 이음쇠의 경우, 본체가 이미 다른 구조체에 설치되거나 일체형으로 형성된다.

예시적인 본체(12)와 같은 수형 이음쇠 본체는 통상적으로, 본체 나사산(28)의 내부 단부와 육각형 평탄부(34)의 대향 숄더(34a)의 사이에 위치하는 원통형 네크부(38)를 구비한다. 본 발명의 도 11 및 도 12에 예시된 바와 같은 암형 이음쇠의 경우, 이하에 설명되는 바와 같이, 수형 너트의 나사산과 대향 숄더의 사이에 네크부가 마련될 수도 있다.

지금까지, 도관 시일 및 파지 효과를 달성하도록 본 발명에 설명된 너트와, 본체, 그리고 하나 이상의 도관 파지 장치로 이루어진 기본 구조에 대해 상당히 잘 알려져 왔으며, 이러한 기본 구조는 단일 페룰 및 두 개의 페룰 이음쇠를 포함하는 다수의 이음쇠 디자인에 공통적으로 적용된다. 본 발명에 예시된 특정 이음쇠 및 작동은 미국 오하이오주 솔론에 소재하는 Swagelok사에 의해 판매되고 있는 튜브 이음쇠에 포함되어 있으며, 예를 들어, 미국 특허 제 5,882,050 호 및 제 6,629,708 호와 같은, 다수의 특허, 공개 특허 출원 및 그외 다른 공개적으로 유효한 문헌에 설명되어 있다. 그러나, 본 명세서에 기재된 바와 같은 본 발명이 오늘날 공지되어 있거나 이후 개발되는 다수의 상이한 이음쇠 디자인과 사용하기에 적당함을 알 수 있을 것이다.

종래 기술의 이음쇠, 특히 튜브 이음쇠는 핑거 타이트 위치를 지나쳐 본체에 대해 상대적으로 이루어지는 너트의 특정 회전 횟수(여기서, "회전"은 부분 회전을 포함할 수도 있으며, 통상적으로 포함한다)를 카운팅함으로써 최종 완료 위치(예를 들어, 도 3)까지 풀업 또는 구성되도록 설계되었기 때문에 핑거 타이트 위치의 이해가 중요하다. 예를 들어, 본 명세서에 예시된 바와 같은 튜브 이음쇠는 핑거 타이트 위치를 지나쳐 1과 1/4의 특정 회전 상태까지 풀업된다. 그외 다른 제조사의 튜브 이음쇠는 상이한 횟수의 완전한 회전 및 부분 회전에 의해 풀업될 수도 있다. 실제로, 회전량은, 이음쇠 스트로크 또는 단지 스트로크로도 공지되어 있는, 본체와 너트의 예정된 또는 소망하는 상대적인 축 방향 이동(그리고 페룰 또는 도관 파지 장치의 결과적인 축 방향 이동)에 상응한다. 주어진 이음쇠 디자인의 경우, 이음쇠가 핑거 타이트 위치를 지나쳐 적절하게 풀업되는 것을 보장하기 위해 상응하는 최소 스트로크가 필요하다. 핑거 타이트 위치에서의 긴밀한 접촉을 유지하는 모든 이음쇠 부품에 의해, 소망하는 도관 파지를 달성하도록, 또는 변형예로서 단일 페룰의 경우 파지 및 밀봉을 달성하도록 전방 페룰이 밀봉되며 후방 페룰이 적절하게 가소적으로 변형될 수 있도록 너트와 본체의 상대적인 축 방향 이동량이 최소가 된다. 이러한 최소의 상대적인 축 방향 이동 또는 스트로크는 나사산 피치 및 다양한 부품의 특정 디자인의 특징, 특히, 페룰의 재료 특성 및 기하학적 형상뿐만 아니라 도관의 재료 특성에 따른 특정 회전 횟수에 대응한다. 핑거 타이트 위치를 지나쳐 이루어지는 회전은 상대적인 축 방향 이동 또는 스트로크로 변환되기 때문에, 도관 이음쇠는 소정의 회전 횟수에 의해 풀업된다.

적절한 또는 효과적인 초기 또는 최초 풀업에 의해 효과적인 도관 파지 및 밀봉이 달성됨으로써, 이음쇠가 이음쇠 제조사에 의해 전술한 바와 같은 사양을 수행할 수도 있다. 이러한 성능 사양 또는 등급은, 예를 들어 액밀 방식의 누출 방지 연결부를 보장하는 최대 유체 압력을 포함할 수도 있다.

도관을 포함하는 이음쇠의 각각의 구성요소 또는 부품은 자체 공차 및 재료 특성을 구비한다. 예를 들어, 주어진 크기의 시판 도관은 공차 범위 내의 외경을 구비한다. 도관은 또한, 특정 공차 이내의 벽 두께 및 경도를 구비한다. 유사하게, 너트, 본체 및 페룰과 같은 기계 가공 또는 성형 부품은 각각, 특정 범위 이내의 다양한 치수 및 재료 특성을 구비한다. 결과적으로, 주어진 이음쇠 크기 또는 디자인에 맞는 인기가 많은 부품에 걸쳐, 공차 누적이 반드시 발생하게 되며, 또한, 무작위로 발생하긴 하지만 통계학적으로 예측 가능하다. 공차 누적에 의해, 무작위 이음쇠 부품 조립체의 경우, 일부 부품의 공차는 최대가 되며, 일부 부품의 공차는 최소가 되고, 그렇지 않고 대다수가 공칭 값에 가까울 수도 있다. 그러나, 적절한 최초 풀업을 보장하기 위하여, 특정 횟수의 회전은, 이음쇠 조립체가 공차 한계이거나 이에 가까운 높거나 낮은 공차 누적을 갖는 부품을 무작위로 포함할 수도 있다는 가능성을 고려하여 수행된다. 따라서, 핑거 타이트 위치를 지나쳐 이루어지는 특정 회전 횟수가 도관 파지 및 밀봉을 달성하기 위한 적절한 스트로크를 보장하도록 선택됨으로써, 각각의 이음쇠가 최초 풀업 후 해당 압력 및 밀봉 등급을 갖추도록 수행된다.

도관 이음쇠의 다른 태양은 리메이크 사상이다. 본 명세서에 예시되고 Swagelok사에 의해 시판되고 있는 이음쇠는, 성능 손실 없이, 다수 회에 걸친 효과적인 리메이크를 수행할 수 있다. 이음쇠는 수백만이 사용하고 있는 장치로서, 가스 및 액체 봉쇄 라인 및 시스템의 설비 및 장비 전체에 걸쳐 일반적으로 확인되고 있다. 하나 이상의 이음쇠는 특정 위치에 설치된 후 분해되어야 한다는 것은 매우 일반적인 것이다. 이와 같이 이음쇠를 분해하여야 하는 이유는, 이음쇠 사용자마다 다르긴 하지만, 통상적인 예를 들자면, 도관의 일 섹션 또는 유체 라인의 밸브, 레귤레이터, 필터 등과 같은 기계적으로 연결된 부품의 교체, 수리 또는 보수가 필요하기 때문이다. 이음쇠가 분해된 상태에서, 보통 동일한 이음쇠 및 이음쇠 구성요소, 특히, 동일한 페룰, 너트 및 본체의 재사용이 가장 용이하며 비용면에서도 가장 효과적이다. 따라서, 본 명세서에서 이용되는 효과적인 리메이크 또는 효과적으로 리메이크된 이음쇠는, 액밀식 밀봉 및 파지에 관한 이음쇠 성능에 관하여 불리한 영향을 미치지 않고, 동일한 교체 이음쇠 부품 또는 일부 경우에는 하나 이상의 교체 이음쇠 부품을 사용하여 도관과의 기계적 부착식 연결을 구축하도록, 효과적으로 다시 조여진다. 다시 말해, 본 명세서에서 이용되는 효과적인 리메이크는, 이음쇠 성능이 원래 성능 기준, 사양 또는 등급으로부터 절충 또는 변경되지 않는(예를 들어, 제조사에 의해 특정될 수도 있는 바와 같은 허용 리메이크 횟수 이내의 리메이크 시에 동일한 압력 등급을 달성하는) 리메이크를 의미한다. 본 발명의 다양한 실시예의 문맥에서 용어 리메이크를 사용하는 경우, 효과적인 리메이크가 가능하다. 본 발명에서, 용어 "효과적인 리메이크" 및 "신뢰성 있는 리메이크"은 상호 교환 가능하게 사용된다.

이음쇠를 적절하게 리메이크하기 위하여, 보통 바로 이전 조립(makeup)이 이음쇠의 최초 조립(여기서, 최초 조립은 이음쇠가 완전히 조립된 위치로 조여진 최초를 의미한다)이든지 이전 리메이크인지 간에, 이러한 바로 이전 조립에서의 축 방향 위치를 지나쳐 이루어지는 본체에 대해 상대적인 너트의 추가의 축 방향 변위를 필요로 한다. 적절한 밀봉 및 파지를 재구축하기 위하여, 각각의 리메이크의 경우 추가의 축 방향 변위가 필요하다. 이러한 추가의 축 방향 변위는 종종, 이음쇠를 원래 풀업 위치로 다시 조이는 방식으로 달성되며, 이후 조립자는 도관의 파지 및 밀봉을 재구축하도록 너트를 약간 더 회전시킴으로써 이음쇠를 편안한 상태로 만들 수 있다. 일반적으로, 각각의 리메이크는 본체에 대해 상대적으로 본체를 향해 이루어지는 너트의 추가의 축 방향 전진을 필요로 하기 때문에, 이음쇠는 효과적인 리메이크를 한정된 횟수로만 수용할 수 있다. 모든 이음쇠 디자인이 효과적인 리메이크에 적당한 것은 아니다. 예를 들어, 페룰이 간극 없이 함께 짓눌려 완전히 접촉하도록 구성되는 이음쇠는 효과적인 리메이크에는 매우 유용하지 않으며, 이러한 리메이크의 경우에는 밀봉 신뢰성이 결여된다. 또한, 적극적인 정지부가 신뢰성 있는 추가의 축 방향 이동을 방지하기 때문에, 적극적인 정지부까지 초기에 풀업되는 이음쇠는 동일한 적극적인 정지부를 사용하여 신뢰성 있게 리메이크될 수 없다.

회전에 의해 풀업되도록 구성되어 있는 이음쇠가 폭 넓게 허용되어 왔으며 상당히 다양한 용례를 통해 전 세계적으로 사용되어 왔다. 그러나, 일부 산업 분야에서는 회전에 의한 풀업을 필요로 하는 이음쇠의 사용이 꺼려지고 있는데, 그 이유는 이러한 산업 분야에서는 토크에 의한 부품 조립이 보다 익숙하기 때문이다. 예를 들어, 자동차 산업에서는, 부품이 보통, 특정한 최소 토크에 의해 조립되어, 조립자가 부품이 적절하게 조여졌는지를 즉시 알 수 있도록 간단한 토크 렌치 및 그외 다른 공구의 사용이 허용된다.

보통 회전에 의해 풀업되도록 구성된 이음쇠를 토크에 의해 풀업하는 방식은 추천되지 않고 있다. 그 이유는, 재료 특성의 변화 또는 공차 누적(예를 들어, 심지어 다양한 치수의 너트, 본체 및 페룰의 사양 이내의 도관 외경, 벽 두께, 경도 특성 뿐만 아니라 고유 변화 등)이 토크와 스트로크 사이의 예측 가능한 상관성 결여를 야기할 수 있기 때문이다. 다시 말해, 이음쇠가 풀업됨에 따라, 자연적으로 토크가 점진적으로 증가하지만, 가장 숙련되고 경험이 많은 조립자가 본 발명에서 예시되고 있는 바와 같은 가장 높은 품질의 이음쇠를 이용하여 작업하는 경우를 제외하고는, 적절한 회전 횟수에 일치하도록 충분한 토크가 인가되고 있는지를 "감지"하기가 어렵다. 회전에 의해 풀업되도록 특화되어 있는 이음쇠의 풀업을 시도하기 위해 토크 렌치가 사용될 수도 있긴 하지만, 적당한 스트로크를 보장하기 위하여, 필요한 것보다 높은 토크를 인가하는 것이 필요할 수도 있어, 후속 리메이크 횟수가 제한될 가능성이 있다. 기본적으로 회전에 의한 풀업에 맞춰져 있는 이러한 이음쇠 산업 분야에서는, 이러한 공지된 이음쇠에 토크에 의한 풀업을 나타내는 것은 실현 불가능하다.

토크에 의한 풀업을 모방하기 위하여 적극적인 정지부가 이음쇠를 풀업하도록 사용될 수도 있다. 그 이유는, 적극적인 정지부가 결합되면, 이음쇠 구성요소를 계속 조이는데 필요한 토크가 대폭적으로 증가하기 때문이다. 적극적인 정지부는, 이음쇠 부품의 과도한 조임 작동 외에 모든 실제 목적을 위해, 추가의 축 방향 전진을 방지하는 표면 결합을 의미한다. 적극적인 정지부의 사용은, 토크에 의한 실제 풀업이 아니라, 단지 본체에 대해 상대적으로 너트를 추가로 축 방향으로 전진 이동시키는 능력을 방지하는 것이다. 따라서, 파지 및 밀봉을 달성하기 위한 페룰의 추가의 축 방향 전진을 제공할 수 있는 능력이 없기 때문에, 적극적인 정지부를 이용한 리메이크는 신뢰성이 결여된다. 또한, 적극적인 정지부의 사용은 토크에 의한 효과적인 후속 풀업 또는 리메이크를 허용하지 않는다.

본 명세서에 개시된 바와 같은 본 발명의 아래의 실시예들은, 토크에 의해 또는 선택적으로는 회전에 의해 풀업될 수도 있는 도관용 이음쇠의 제공에 관한 것이다. 이러한 개념에 관한 다수의 서로 다른 태양이 제공된다. 본 발명의 바람직한 실시예에는, 회전에 의해, 토크에 의해, 또는 이들 모두에 의해 풀업될 수도 있는 이음쇠용 장치 및 방법이 개시되어 있다. 유리하게는, 필요한 것은 아니지만, 이음쇠는 초기에 토크 또는 회전에 의해 풀업될 수도 있으며, 토크 또는 회전에 의해 다수회의 리메이크를 경험할 수도 있다. 또한, 이러한 리메이크는 각각, 최초 조립 또는 이전의 리메이크에서와 동일한 토크 값 또는 예정된 토크 범위에 의해 달성될 수도 있다. 또 다른 중요한 태양으로서, 회전에 의해 풀업되도록 설계된 이음쇠가, 변형예로서, 본 발명에 개시된 바와 같이 토크에 의해 풀업되도록 구성될 수도 있는 장치 및 방법이 제공된다.

토크에 의해 풀업될 수 있는, 또는 변형예로서, 토크 또는 회전에 의해 풀업될 수 있는 이음쇠의 개념이 스트로크 제한 특징부를 참조하여 실현될 수도 있다. 스트로크 제한 특징부는 토크에 의한 풀업을 허용할 뿐만 아니라, 토크에 의한 리메이크 및 매우 놀랍게도 토크에 의한 다수 회의 리메이크를 촉진한다.

첫 번째 고려할 사항은, 보통의 숙련도를 갖춘 당업자의 관점에서, 이음쇠는 토크에 의해 풀업될 수 있으며, 이것은 핑거 타이트 위치를 지나쳐 이루어지는 최초 풀업에 관해서는 어느 정도 정확하다는 점이다. 그러나, 이러한 결과를 성공적으로 달성하기 위한 도전은 토크에 의한 풀업의 사용으로부터 벗어나 있다. 고유의 공차 누적 및 마찰과 같은 다양한 토크 야기 인자를 극복하기 위하여, 특히, 공차 한계 값이 높은 이음쇠의 경우 도관 파지 및 밀봉을 달성하기 위한 적절한 스트로크를 보장하기에 충분히 높은 토크 값을 선택하여야 한다. 예를 들어, 도관 경도, 벽 두께 및/또는 외경이 최대 공차 누적값 부근인 이음쇠의 경우, 적절한 스트로크에 도달하였는지를 보장하기 위해서는, 낮은 공차 누적값 또는 공칭 값의 도관의 경우에서보다 상당히 더 큰 토크가 필요하다.

그러나, 최악의 경우의 분석 시나리오 유형과 유사하게, 최초 풀업을 위한 이러한 높은 토크 값은 과잉 조임 작동을 초래하며, 또한 도관 특성이 무작위 공칭 값이나 낮은 공차 누적값을 갖는 이음쇠의 경우에, 상당히 큰 스트로크의 사용을 초래한다. 이렇게 낭비되는 스트로크는 유효 리메이크 횟수에 악영향을 미치며 심지어 심각한 충격을 가할 수 있는데, 그 이유는 추가의 유효 스트로크 크기에 따라 가능한 리메이크 횟수가 한정되기 때문이다. 또한, 최초 풀업 시에 스트로크를 제한하기 위해 적극적인 정지부가 사용될 수도 있긴 하지만, 적극적인 정지부는 리메이크 동안의 추가의 스트로크를 방지하여, 적극적인 정지부에 의한 리메이크는 신뢰성 있는 도관의 재밀봉을 제공하지 못한다. 본 발명의 토크에 의한 풀업의 개념은 또한, 토크에 의한 리메이크 및 선택적으로는 최초 조립 또는 이전 리메이크에 사용된 바와 동일한 토크에 의한 리메이크를 촉진한다. 이것은 토크에 의한 최초 풀업에 사용하기 위한 적극적인 정지부에 의해 이루어질 수 없다. 더욱이, 리메이크의 경우를 가정하면, 적극적인 정지부(예를 들어, 정지 칼라와 같은)가 제거된다. 이에 따라, 후속 리메이크는 스트로크에 어떠한 제한도 없으며, 최초 풀업을 위해 사용된 높은 토크로 인한 리메이크 시의 스트로크 소비는 신뢰성 있는 리메이크 횟수를 제한한다.

따라서, 신뢰성이 떨어지는 리메이크를 사용하는 종래 기술에서 달성 가능할 수도 있는 풀업과는 달리, 토크에 의한 풀업의 개념은 토크에 의한 최초 조립을 촉진하며, 또한 최종 사용자가 선택적으로 한 번이나 두 번 신뢰성 있게 리메이크를 수행할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 필요한 경우 다수 회에 걸쳐 리메이크를 수행하도록 할 수 있다.

본 명세서의 교시를 이용하여, 이음쇠 설계자는 제조사가 소망하는 어떠한 신뢰 수준 이내에서 누출 방지 최초 풀업을 달성하는 예정된 토크를 선택할 수도 있다. 몇 가지 예를 제공하기 위하여, 일부 제조사의 경우 매번 누출 방지 최초 풀업을 제공하는 예정된 토크를 원할 수도 있으며, 다른 제조사는 97%의 신뢰성을 원할 수도 있고, 또 다른 제조사는 심지어 더 낮은 신뢰성을 원할 수도 있다. 예정된 토크가 100% 누출 방지 최초 풀업을 생성하지 않는 경우에도, 조립자는 토크에 의한 다수 회의 리메이크를 허용하면서 필요한 경우 추가로 이음쇠를 약간 더 편안한 상태로 만들 수 있다.

다수 회의 신뢰성 있는 리메이크 옵션을 갖춘 본 발명의 토크에 의한 풀업 개념은 또한, 최초 풀업을 위해 소비되는 스트로크가 보통 가장 높은 풀업 스트로크라는 본 발명의 개시 내용을 이해함으로써 얻어진다. 다시 말해, 최초 풀업 시에 적절한 파지 및 밀봉을 달성하도록 페룰과 도관의 적절한 변형을 보장하기 위해서는 보통, 상당한 스트로크가 필요하다. 학습을 통해 알고 있는 바와 같이, 연속적으로 이루어지는 리메이크의 경우, 각각의 리메이크는 일반적으로, 최초 풀업 시에보다 낮은 추가의 스트로크를 필요로 한다. 예를 들어, 리메이크는 대략 1/100 인치 내지 대략 1/10000 인치의 범위의 추가의 상대적인 스트로크만을 사용할 수도 있다. 심지어 더 주목할 만한 사실은, 각각의 연속적인 리메이크는 일반적으로, 높은 횟수의 리메이크, 예를 들어, 20회 이상이면서 심지어 50회를 초과하는 리메이크 시에, 성공적인 리메이크를 위해 필요한 추가 스트로크의 크기가 거의 측정 불가능할 정도로 낮아지는 수준으로까지, 이전의 리메이크에서 보다 낮은 스트로크를 사용한다는 점이다. 그러나, 추가 스트로크가 얼마나 작은지와 상관없이, 리메이크 시의 적절한 효과적인 밀봉을 달성하기 위해서는 약간의 추가의 스트로크가 필요하다는 점이 중요하다. 따라서, 다수 회의 리메이크 과정에 걸쳐, 점금선의 특성상 거의 0 인치에 가깝지만 정확히 0 인치는 아닌 수준으로까지, 효과적인 리메이크를 위해 필요한 추가의 상대적인 축 방향 스트로크가 점점 더 작아진다. 성공적인 리메이크를 위해 얼마나 높은 스트로크가 필요한지를 고려하여, 각각의 이음쇠가 독특한 디자인을 갖추고 있긴 하지만, 일반적으로, 최초 풀업 및 적은 횟수의 예상보다 빠른 리메이크(예를 들어, 아마도 처음 2회 또는 3회의 리메이크) 시에 필요한 더 높은 스트로크 크기와 이후 리메이크에 필요한 더 낮으며 다소 소규모로 변화하는 스트로크 크기 사이에는 인식 가능한 과도기가 존재한다. 이러한 과도기는 보다 큰 스트로크 풀업(예를 들어, 최초 풀업 및 초기 몇 회의 리메이크)이 수행된 후 최초로 결합하도록 하는 스트로크 제한 특징부를 최적화하기 위한 임의의 기회를 제공함으로써, 스트로크 제한 특징부는 이후 리메이크의 경우 추가의 상대적인 축 방향 스트로크를 긴밀하게 제어하도록 사용될 수도 있다.

효과적인 재밀봉의 경우, 점점 더 적은 스트로크를 필요로 하게 되는 연속적인 리메이크의 실현이, 각각의 리메이크에 의해 페룰의 약간의 그리고 또한 도관의 가소적인 변형이 야기됨으로써, 스트로크의 낭비가 거의 또는 전혀 없도록 페룰이 보다 예측 가능하게 바로 이전 위치에 유지되거나 이전 위치로 복귀할 수 있다는 사실로부터 이해될 수 있을 것이다. 따라서, 이음쇠를 적절하게 리메이크하기 위한 토크 재인가 이전에, 먼저 페룰이 적소로 복귀하도록 하기 위한 스트로크와 토크의 소비가 점점 더 감소된다.

따라서, 본 발명에 개시된 바와 같이, 소망하는 바와 같은 공차 누적값에 대한 신뢰성 있는 최초 풀업을 달성하도록 예정된 토크가 선택될 수도 있다. 이에 따라, 리메이크 동안 사용 스트로크를 제한하도록, 우선 최초 풀업 시에 또는 한번 이상의 리메이크 이후에 결합되는 스트로크 제한 특징부가 제공된다. 상당히 놀랍게도, 밝혀진 바에 따르면, 이러한 스트로크 제한 특징부는 심지어 필요한 경우 동일한 예정된 토크 값에 의한 다수 회의 리메이크, 심지어 50회 이상의 신뢰성 있는 리메이크를 촉진한다. 토크에 의한 최초 풀업이, 적절한 파지 및 밀봉을 달성하기 위해 필요한 스트로크를 그리고 선택적으로는 최적화된 스트로크를 사용하도록 선택될 수도 있으며, 스트로크 제한 특징부에 의해 제어되는 바와 같이, 점점 더 증가하는 소규모의 작은 축 방향 전진에 의해 이러한 최적화된 스트로크를 초과하여 성공적인 신뢰성 있는 리메이크가 달성될 수 있다.

강조를 위해, 스트로크 제한 특징부는, 반드시 그럴 필요는 없지만, 토크에 의한 최초 풀업 동안 결합될 수도 있다. 선택적으로, 스트로크 제한 특징부는 최초 또는 후속 리메이크 시까지 결합되지 않을 수도 있다. 이러한 스트로크 제한 특징부는, 스트로크가 각각의 연속적인 리메이크가 소규모의 증가 추세의 추가의 축 방향 스트로크를 필요로 하는 대략적인 지점까지 소비되도록, 임의로 설계될 수도 있으며, 이러한 지점에서 스트로크 제한 특징부는 리메이크를 위한 이러한 증가 추세의 추가 스트로크를 제어하도록 결합될 수도 있다. 따라서, 스트로크 제한 특징부는 리메이크에 사용되었을 수도 있는 스트로크의 낭비를 야기하는 불필요하게 높은 값을 나타내었을 수도 있는 토크를 효과적으로 배제할 수 있다.

예를 들어, 주어진 1과 1/4의 크기의 회전의 인기 있는 이음쇠 디자인의 경우, 높은 공차 누적값을 갖는 이음쇠의 최초 풀업을 위한 예정된 토크는 15 N·m(뉴톤 미터)인 것으로 가정된다. 상기 15 N·m의 토크는 또한, 낮은 최종 공차 누적값에서 이음쇠의 풀업을 가능하게 하지만, 1과 1/4을 초과하는 크기의 회전을 초래하며, 심지어 2회 이상의 완전한 회전을 초래한다. 토크 제한 특징부는 이러한 과도한 스트로크가 소비되기 전에 결합하도록 축 방향으로 배치될 수도 있으며, 이에 따라 최초 풀업 동안 결합할 필요가 없을 수도 있다. 그러나, 공차 누적값이 더 높거나 공칭 값에 가까운 이음쇠의 경우, 첫 번째, 두 번째 또는 가능하다면 심지어 그 이후의 리메이크 시까지 토크 제한 특징부가 결합되지 않을 수도 있다. 따라서, 이러한 토크 제한 특징부는 최종 공차 누적값이 낮은 조립체용의 과도한 조임을 방지함과 동시에 인기 있는 이음쇠 디자인용의 예정된 토크까지 토크에 의한 풀업을 허용함으로써, 다수 회의 신뢰성 있는 리메이크를 촉진한다. 스트로크 제한 특징부는 또한, 각각의 토크에 의한 리메이크의 경우에 스트로크 제어 풀업을 제공하며, 이것은 또한, 토크에 의한 상당 횟수의 신뢰성 있는 리메이크를 허용할 수 있도록 한다.

여러 제조사가 제작한 모든 이음쇠가 유사한 토크 대 스트로크 특성을 갖추고 있는 것은 아니다. 일부 제조사의 경우에는 치수 및 재료 특성에 관하여 보다 느슨한 공차 범위를 적용할 수도 있는 반면, 다른 제조사의 경우에는 매우 치밀한 제어를 적용할 수도 있다. 일부 이음쇠는 윤활제의 사용과 같은 토크 감소 특징을 갖추도록 설계될 수도 있으며, 또는 일부 이음쇠는 압력이 더 낮은 용례용의 더 연성의 재료를 이용하여 설계될 수도 있다. 그러나, 이음쇠 디자인에 대해 이루어진 다수의 선택과 상관없이, 도관 파지 및 밀봉을 달성하기 위한 적절한 스트로크를 보장하도록 예정된 토크가 선택될 수도 있다. 이러한 예정된 토크는 스트로크 제한 특징부가 최초 풀업 및 리메이크를 포함하는 매회 풀업 시에 결합하도록 하기에 충분한 높은 수준으로 임의로 설정될 수도 있다. 일단 결합되고 나면, 최초 풀업이든지 또는 이후 리메이크가든지 간에, 스트로크 제한 특징부가 각각의 리메이크 시의 추가의 축 방향 이동 또는 스트로크의 제어를 허용함에 따라, 특정 이음쇠 디자인용의 리메이크 유효 횟수가 최대화된다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 실시예에 있어서, 토크 칼라(40)의 형태로 실현될 수도 있는 스트로크 제한 부재(40)가 토크에 의한 풀업을 촉진하도록 이음쇠(10)에 포함될 수도 있다. 토크 칼라(40)는, 예를 들어, 비일체형 환형 링 형상의 본체(42)의 형태로 실현될 수도 있다. 본체(42)는, 본체 나사산(28) 상에서 토크 칼라(40)가 회전하는 방식으로, 토크 칼라(40)가 본체(12) 상에, 예를 들어, 네크부(38) 상에 설치될 수 있도록 하는 내부 나사산(44)(점선으로 나타낸 바와 같은)을 임의로 포함할 수도 있다. 그러나, 모든 용례에서 본체(42)가 나사 체결되어야 하는 것은 아니다. 이러한 나사 체결의 몇 가지 장점은, 나사산(44)이 네크부(38) 상에서의 토크 칼라(40)의 센터링 및 정렬을 돕는 한편, 토크 칼라가 사용 시에 축 방향으로 압축되는 경우 토크 칼라(40)에 필요한 강도 및 지지력을 제공한다는 점이다.

이와 관련하여, 본 실시예의 토크 칼라(40)는 회전에 의해 풀업되도록 설계된 이음쇠와 사용하도록 설계될 수도 있음에 주목하여야 한다. 토크 칼라(40)는 또한, 토크에 의한 풀업용으로 특히 설계되는 새로운 이음쇠에 사용될 수도 있다. 토크 칼라(40)를 회전에 의한 풀업 이음쇠와 조합하는 경우 얻어지는 일 장점은, 예를 들어, 본 발명의 이음쇠(10)와 같은 이음쇠가 회전에 의해, 또는 변형예로서, 토크에 의해, 또는 이들 모두에 의해 풀업될 수도 있다는 점이다. 토크 칼라(40)가 회전에 의한 풀업 이음쇠의 사용을 허용함으로써, 최종 사용자는 토크 칼라 자체 이외의 특정 이음쇠 부품을 구매할 필요가 없으며 또는 재고를 필요로 하지 않게 된다. 예를 들어, 최초 풀업이 회전에 의해 이루어지더라도, 한번 이상의 리메이크가 토크에 의해 풀업될 수도 있다. 그리고, 최초 풀업이 토크에 의해 이루어질 수도 있긴 하지만, 한 번 이상의 리메이크가 회전에 의해 풀업될 수도 있다. 더욱이, 일부 리메이크는 회전에 의해 이루어질 수도 있으며, 다른 리메이크는 토크에 의해 이루어질 수도 있다.

스트로크 제한 부재 또는 토크 칼라(40)의 개념은 두 개의 상호 연관된 효과로 인해 부분적으로 작용한다. 우선, 풀업 동안(이러한 풀업이 최초 풀업이든지 또는 후속 리메이크가든지 간에) 및 본체에 대한 너트의 축 방향 변위 또는 스트로크가 예정된 크기로 이루어진 후, 토크 칼라(40)가 너트(14)와 접촉하며, 이후 각각의 리메이크 시에, 본체(12)에 대한 너트(14)의 제어된 축 방향 변위 또는 스트로크가 구축된다. 이러한 제어 하의 축 방향 스트로크는, 바람직하게는, 불필요한 과잉 조임 없이 도관 파지 밀 밀봉이 달성되는 것을 보장하도록, 너트와 본체 사이의 상대적인 축 방향 스트로크에 상응하도록 설계될 수도 있다.

따라서, 바람직하게는, 최초 풀업 시에 도관 파지 및 밀봉이 달성되는 것을 보장하기 위하여, 예정된 스트로크가 발생할 때까지 토크 칼라(40)와 너트(14)는 접촉하지 않는다. 예정된 스트로크가 발생하도록 하기 위해 필요한 예정된 실제 스트로크 값 및 대응하는 예정된 토크는 예상되는 신뢰성 및 이음쇠의 많은 상이한 디자인 기준으로 작용한다. 토크 칼라(40)는 과잉 조임 및 스트로크 손실을 방지하도록 최초 풀업 동안 너트(14)와 결합하도록 설계될 수도 있으며, 또는 한번 이상의 리메이크 이후에만 너트와 결합할 수도 있다. 예정된 토크는, 토크 칼라(40)가 너트(14)와 접촉하든지 접촉하지 않든지 간에, 적절한 최초 풀업을 보장하도록 선택될 수도 있다. 그러나, 토크 칼라(40)가 너트와 결합한 후, 토크 칼라(40)는 토크에 의한 각각의 리메이크 동안 또는 심지어 회전에 의한 각각의 리메이크 동안 스트로크를 제어하도록 추가의 스트로크에 저항은 하지만 이를 방해하지는 않는다.

이와 관련하여, 회전에 의한 풀업 이음쇠가 보통, 페룰을 바로 이전 위치로 복귀하도록(또한, 스트로크 회수로도 일컬어짐) 이음쇠를 다시 조인 다음 이음쇠를 리메이크하도록 다른 부분 회전, 예를 들어, 아마 1/8 회전을 제공하는 방식으로 리메이크된다는 점에 주목하여야 한다. 토크 칼라(40)는 필요한 경우 토크에 의한 또는 회전에 의한 리메이크의 경우 사용될 수도 있는데, 그 이유는 각각의 리메이크의 경우 제어 하의 축 방향 변위를 제공하기 때문이다.

둘째, 너트(14)가 이음쇠(10)이 완전히 풀업되었음을 보장하도록 충분히 전진 이동된 후, 토크 칼라(40)는 상당한 인지 가능한 토크 증가를 야기한다. 따라서, 이음쇠가 예정된 토크로 풀업될 수도 있는데, 그 이유는 이러한 예정된 토크가 과잉 조임 없이 도관의 적절한 파지 및 밀봉에 필요한 예정된 스트로크에 상응하기 때문이다. 예정된 토크는 토크 렌치에 의해 달성될 수도 있으며, 또는 본체(12)에 대한 너트(14)를 추가로 상대적으로 회전시키기 위해 필요한 명확하면서도 임의로 급경사의 상승 구배를 나타내는 토크로서 감지될 수도 있다. 다른 방식으로 증명하자면, 조립자는 본체(12)에 대한 너트의 상당한 수준의 상대 회전에 대한 저항성 증가를 느끼거나 감지할 수도 있다. 너트의 스트로크에 있어 명확한 한계가 있을 수 있으며, 추가의 전진을 시도하기 위해 필요한 토크 증가가 명확하게 감지될 수 있다. 이러한 명확한 토크 증가는, 바람직하게는, 최종 완료 풀업 위치로 이음쇠를 조이는데 사용되는 예정된 토크보다는 확연하게 크지만, 경우에 따라, 토크가 인가됨에 따른 너트 스트로크 제한을 수반할 수 있다. 스트로크 제한 특징부는, 바람직하게는, 적절한 풀업을 보장하도록 예정된 상대적인 축 방향 스트로크에 도달함과 동시에 또는 그 이후에 명확한 토크 증가가 발생하도록 설계된다. 따라서, 예를 들어, 토크 렌치를 사용하는 토크에 의한 풀업이 사용될 수도 있으며, 또는 조립자의 상당한 수준의 명확한 토크 증가에 따른 감각적 피드백에 기초한 토크에 의한 풀업이 사용될 수도 있다.

너트가 본체에 대해 상대 회전함에 따라 페룰이 변형되어 도관에 맞대어 반경 방향으로 압축되기 때문에, 회전에 의해 풀업되도록 설계된 이음쇠의 설치자나 이음쇠 조립자는 이음쇠의 풀업 동안 토크 증가를 감지하게 된다. 토크 칼라를 사용함으로써, 예정된 토크가 인가될 수도 있으며, 이후 칼라의 디자인에 의해 설정되는 예정된 토크를 초과하는 너트의 실질적인 추가 스트로크 없이 주목할 만한 급경사의 토크 상승 구배가 감지된다. 그 이유는, 적절한 풀업에 도달한 후, 토크 칼라가 본체에 대한 너트의 상대적인 추가의 축 방향 스트로크 저항을 상당히 증가시키도록 작용하기 때문이다. 본체와 너트의 토크 및 상대적인 스트로크 사이의 상호 작용에 의해, 도관 파지 및 밀봉을 달성하기 위한 적절한 스트로크의 발생 신뢰성과 함께, 토크 값 또는 토크 값 범위가 이음쇠를 풀업하도록 및/또는 이음쇠를 리메이크하도록 하는 특정 값을 가질 수도 있도록 토크 칼라(40)가 적절하게 설계될 수 있다. 예정된 축 방향 스트로크 위치를 초과하는 추가의 상대적인 축 방향 스트로크에 저항함으로써, 예정된 축 방향 스트로크는 임의로 토크에 의한 각각의 리메이크 뿐만 아니라 최초 풀업 모두의 경우에, 과잉 조임 없이, 도관 파지 및 밀봉이 달성되는 것을 보장하기 위해 필요한 스트로크와 밀접하게 대응할 수 있다.

최초 풀업 시에 사용되는 바와 동일한 리메이크용의 예정된 토크가 선택적으로 사용될 수 있긴 하지만, 단일 토크 렌치 또는 토크 사양의 사용만이 필요함에 따라 최종 사용자의 편의가 극대화될 것으로 예상된다. 토크 칼라(40) 또는 그외 다른 스트로크 제한 부재는, 규정된 인가 토크에서 각각의 리메이크에 의한 제어 하의 추가의 축 방향 변위를 제공함으로써, 이러한 장점을 촉진한다. 각각의 리메이크에 의한 추가의 축 방향 변위는, 이로만 제한되는 것은 아니지만, 결합 표면(48, 50)의 각도, 마찰 값, 경도, 항복 강도, 크리프(creep) 등과 같은 많은 인자 뿐만 아니라 리메이크가 어느 정도 이루어졌는지에 좌우된다.

토크 칼라(40)는 또한, 리메이크 시에 신뢰성 있게 파지 및 밀봉을 보장하도록 추가의 축 방향 전진을 달성하기 위하여, 너트와 본체의 추가의 조임을 허용함으로써 토크에 의한 리메이크를 제공한다. 이것은 단지 한번 또는 두 번의 리메이크가 아니라 다수 회의 리메이크에 의해 실현된다. 관찰된 바에 따르면, 50회 이상 토크에 의한 리메이크를 신뢰성 있게 실현할 수 있다. 지금까지 알려진 적극적인 정지부 디자인으로는 이러한 토크에 의한 리메이크를 간단한 방식으로 달성할 수 없다. 또한, 관찰된 바와 같이, 리메이크가 이전 풀업에서와 동일한 토크 값으로 선택적으로 이루어질 수도 있으며, 임의로 프리-스웨이징(pre-swaging)을 위해 동일한 토크 값이 사용될 수도 있다.

이러한 높은 횟수의 리메이크는 특히, 스테인리스강 이음쇠와 같은 합금 재료를 이용하는 경우 놀라운 일이다. 이러한 이음쇠는 경질의 도관 상에 적절한 풀업을 위해 인가되는 상당한 토크 및 압축력을 경험하게 된다. 과거에, 리메이크 동안 추가의 "경화"가 이루어질 수 있는 비교적 연성의 재료를 사용하여 리메이크를 허용하는 적극적인 정지부 칼라를 제공하기 위한 노력이 어느 정도 이루어져 왔긴 하지만, 이러한 정지부 칼라는 적극적인 정지부 칼라에 대한 압축력에 의해 적극적인 정지부 칼라가 항복점에 도달하는 고강도 합금 이음쇠의 경우 다수 회의 리메이크, 예를 들어, 5회 이상의 리메이크에는 부적당하다. 따라서, 토크 칼라(40)는 한 번 이상의 리메이크를 위한 추가의 스트로크를 허용하면서 추가의 스트로크에 대한 소망하는 저항성을 제공하기 위해 높은 하중을 견디도록 설계될 수도 있다.

도 3a를 참조하면, 본체에 대한 너트의 회전(스트로크) 대 토크의 전술한 바와 같은 개념이 예시적인 차트로 도시되어 있다. 스트로크와 토크의 실제 값은 중요하지 않으며, 오히려 토크와 스트로크 사이의 관계 개념이 중요하다. 소망하는 또는 예정된 스트로크에 대하여, 토크가 경사도(A)로 나타낸 바와 같이 점진적으로 증가한다는 점에 주목하여야 한다. 너트가 토크 링과 결합한 후, 토크 증가율이 경사도(B)로 나타낸 바와 같이 명확하게 변한다. 과도 영역(AB)에서, 토크 칼라(40)는 토크에 대한 긴밀한 대응성과 함께 추가 스트로크에 대한 상당한 저항(토크로서 감지되는, 또는 토크 렌치가 풀업을 위해 사용될 수 있도록 하기 위해 사용될 수 있는 바와 같은 특정 토크에 대응하는)을 야기하도록 설계될 수 있다. 도 3a의 그래프는 단지 일례로서 주어진 것이며, 본 발명의 개념 중 일부를 예시하기 위한 것임을 인식하는 것이 중요하다. 예를 들어, 회전 횟수에 대해 상대적으로 발생하는 과도 영역(AB)은 좌측 및 우측으로 이동될 수 있다. 또한, 토크 변화량 및 추가의 스트로크 저항은 토크 칼라 디자인에 의해 설정될 수 있다.

토크 칼라(40)는, 바람직하게는, 적절한 풀업을 위한 예정된 토크가 다수의 이음쇠에 걸친 공차 누적을 허용하는 예정된 최소 스트로크와 대응하도록 설계된다. 전술한 바와 같이, 모든 이음쇠는 특정 공차에 맞춘 부품을 구비하며, 인기가 많은 이음쇠 중 서로 다른 이음쇠의 경우, 공차 이내의 서로 다른 치수를 갖는 부품을 구비한다. 토크 칼라(40)는, 이음쇠의 공차 누적과 관련한 최악의 경우의 시나리오가 주어지는 경우, 도관 파지 및 밀봉을 보장하기 위하여 예정된 토크 범위 이내의 각각의 토크에 대해 또는 예정된 토크에서 적당한 스트로크가 달성되도록 설계된다. 즉, 예정된 토크가 허용 토크 범위이면, 상기 범위의 가장 낮은 토크에 의해 도관의 파지 및 밀봉이 보장된다. 다시 말해, 예정된 풀업 토크는 신뢰성 있으면서 효과적인 리메이크를 허용하면서 이음쇠가 적절하게 풀업되었는지를 보장하는 허용 가능한 스트로크 범위와 부합한다. 이러한 이유로, 토크와 스트로크 사이의 긴밀한 대응성을 제공하도록 토크 칼라가 사용됨으로써, 후속 리메이크 동안 추가의 축 방향 변위를 허용하면서(너트와 본체를 함께 추가로 조이면서), 이음쇠의 과잉 조임 뿐만 아니라 불충분한 조임을 방지할 수 있다. 이러한 리메이크를 위한 추가의 축 방향 이동은, 예를 들어, 1/100 인치 내지 1/10000 인치의 수준으로 매우 작을 수도 있지만, 신뢰성 있는 리메이크를 보장하기에 충분하며, 특히 동일한 토크 값에서 이러한 추가의 축 방향 이동을 신뢰성 있게 허용하지 않는 적극적인 정지부와 상당히 대비된다.

네크부(38)의 외경이 토크 칼라 나사산(44)의 내경보다 작기 때문에, 많은 경우에, 이음쇠(10)가 핑거 타이트 위치에 있는 상태에서 토크 칼라(40)는 네크부(38) 상에서 자유롭게 회전할 수 있다.

도 1 내지 도 3의 실시예에 있어서, 토크 칼라(40)는 너트 숄더(34a)와 접촉하는 평면형의 후면(46)을 구비할 수도 있다. 이러한 접촉은 이음쇠(10)가 핑거 타이트 위치에 있는 상태에서 발생하거나 발생하지 않을 수도 있다. 그러나, 토크 칼라(40)가 본체(12)에 대한 너트(14)의 축 방향 전진 또는 스트로크를 제어하기 때문에, 토크 칼라(40)가 너트(14)와 결합한 후 이음쇠(10)가 풀업됨에 따라, 바람직하게는, 토크 칼라(40)가 축 방향으로 고정된다. 이러한 실시예에 있어서, 너트(14)가 토크 칼라(40)와 접촉하는 경우 후면(46)이 본체 숄더(34a)와 접촉하도록, 토크 칼라(40)가 길이(L)로 형성되어 축 방향으로 고정될 수도 있다. 후면(46)은, 풀업 동안 회전하는 토크 칼라에 대한 저항을 제공하도록, 감소된 표면적을 가질 수도 있다. 후면(46)은 또한, 풀업 동안의 토크 칼라(40)의 회전에 저항하도록, 널링(knurling) 가공될 수도 있으며 또는 그렇지 않고 성형 과정을 거칠 수도 있다.

반드시 필요한 것은 아니지만, 바람직하게는, 토크 칼라(40)는 주 축선(Y)을 중심으로 대칭형이다(도 1). 이러한 특징에 의하면, 토크 칼라(40)가 동일한 성능으로 네크부(38) 상에 소정의 방향으로 설치될 수도 있는, 간단한 조립체가 허용된다.

토크 칼라(40)는 또한, 너트(14)의 개방 단부(52)에서 너트의 테이퍼면(50)과 접촉하는 웨지면(48)을 포함한다. 필요한 경우 다른 형상 및 프로파일이 사용될 수도 있긴 하지만, 웨지면(48)은, 예를 들어, 절두 원추형 표면일 수도 있다. 너트 테이퍼면(50) 또한 절두 원추형일 수도 있으며, 이로만 제한되는 것은 아니지만, 날카로운 또는 원형의/곡률 반경을 갖춘 모서리를 포함하는 그외 다른 형상으로 형성될 수도 있다. 단면도로 도시된 바와 같이, 웨지면(48)은 토크 칼라(40)의 중심 축선(X)(도 1)에 대해 각도(а)로 형성될 수도 있다. 단면도로 도시된 바와 같이, 너트 테이퍼면(50)은, 대부분의 이음쇠의 경우, 축선(X)에 해당하는 너트의 중심 종축선에 대해 각도(β)로 형성될 수도 있다. 필요한 경우, 너트(14)의 소정 표면이 풀업을 위한 예정된 축 방향 변위 시에 토크 칼라 웨지면과 접촉하도록 사용될 수도 있다. 변형예로서, 너트, 심지어 추가 부품의 이동과 연관된 표면이 웨지면(48)과 접촉하도록 사용될 수도 있다.

도 1 및 도 3에 명확하게 도시된 바와 같이, 이음쇠(10)가 핑거 타이트 위치에 있는 상태에서, 너트의 테이퍼면(50)이 웨지면(48)으로부터 축 방향으로 이격 배치되며, 풀업 완료 후, 너트 테이퍼면(50)이 웨지면(48)에 대해 축 방향으로 가압된다. 본 발명에서 토크 칼라면(48)은 웨지면으로 간주되는데, 그 이유는 너트 테이퍼면(50)이 우선 웨지면(48)과 접촉한 후, 웨지면이 너트의 축 방향 전진에 대한 상당한 저항을 나타내도록 작용하여, 후속 리메이크 동안 추가의 축 방향 스트로크를 허용하기 때문이다. 이러한 접촉은, 조립자에 의해 감지될 수 있는 또는 토크 렌치가 이음쇠(10)를 구성하도록 사용될 수 있도록 하는, 명확하면서도 임의로 급경사의 토크 증가 구배를 야기한다. 각도(а)와 각도(β)가 동일할 수도 있지만, 반드시 동일한 필요는 없다. 밝혀진 바와 같이, 대략 45°의 각도가 특히 효과적이긴 하지만, 다수의 상이한 각도 값이 사용될 수도 있다. 각도(а)가 90°에 접근함에 따라, 토크 칼라(40)는 기본적으로, 적극적인 정지부로서 작용한다. 이러한 작용은 최초 풀업 시에 허용 가능하긴 하지만, 리메이크, 특히, 대략 10회 이상의 다수 회의 리메이크는 허용하지 않는다. 각도(а)가 0°에 접근함에 따라, 토크 칼라(40)는 본체에 대한 너트(14)의 축 방향 전진 저항을 점점 더 적게 나타내며, 따라서, 토크 증가에 의한 명확하면서도 충분한 너트의 스트로크 한계를 나타내지 않을 수도 있다. 그러나, 토크 칼라(40)의 재료 및 표면(48)의 경도 및 마찰에 따라(너트 테이퍼면(50)과 유사하게), 다수의 용례에서 10°정도로 작은 각도가 효과적으로 적용될 수도 있다. 각도(а)의 상한값은 또한, 소망하는 리메이크 횟수 및 소망하는 토크 증가량에 좌우되지만, 각도(а)의 값이 필요한 전체 성능에 따라 75°이상으로 클 수도 있다.

이음쇠(10)가 풀업됨에 따라 너트 테이퍼면(50)의 전단 가장자리(54)가 최초로 웨지면(48)과 접촉하게 된다. 너트(14)가 본체(12)에 대해 추가로 전진 이동함에 따라, 웨지면(48)과 너트 테이퍼면(5) 사이의 점점 더 긴밀한 결합에 의해, 토크 칼라(40)의 전방부(56)가 너트 테이퍼면(50)에 의해 형성되는 절두 원추형 리세스에 들어가게 된다. 그 결과, 토크 칼라(40)가 존재하지 않았다면 동일한 너트 스트로크에 대해 주목을 받을 수도 있었던 토크 증가와 비교하여, 명확하면서도 상당한 구배의 토크 증가가 초래된다. 토크 칼라(40)와 너트(14)가 풀업 동안 협동하여 명확하게 인지 가능한 토크 증가를 야기하며, 이러한 토크 증가는 이음쇠(10)의 적절한 조립을 위한 예정된 상대적인 축 방향 스트로크와 대응하는 예정된 토크 값보다 크며, 너트와 본체의 추가의 상대적인 축 방향 스트로크에 대해 상당한 저항을 수반한다. 다시 말해, 토크 칼라(40)와 너트(14)는, 도관 파지 장치와 도관의 상호 작용과 조합되는 경우, 토크 칼라(40)와 너트(14) 사이의 하중 증가로 인해 명확한 토크 증가를 야기하도록 설계되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 토크 칼라(40)와 너트(14) 사이의 이러한 협동에 의해, 웨지면(48)과 너트 테이퍼면(50) 사이의 상당한 표면 대 표면 접촉 및 하중을 초래할 수도 있지만, 본 도면은 단지 예시를 위해 주어진 것이다. 최초 풀업 뿐만 아니라 한 번 이상의 리메이크의 경우의 실제 접촉량은 이음쇠(10)의 전체 디자인 기준에 의해 결정된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 풀업 완료 시에, 전방 페룰(18)이 본체 캐밍 표면(30)에 의해 반경 방향으로 압축되어, 캐밍 표면(30)과 도관(C)에 대하여 액밀 시일을 형성한다. 후방 페룰(20)의 전방부가 또한 반경 방향으로 압축됨으로써, 후방 페룰이, 바람직하게는, 도관(C)에 끼워져 숄더(S)를 형성한다. 그러나, 본 발명은 후방 페룰이 도관에 반드시 끼워질 필요가 없는 이음쇠 디자인과 사용될 수도 있다.

전술한 바와 같이, 이음쇠(10)가 도 3에 도시된 풀업 완료 위치로 풀업됨에 따라, 토크 칼라(40)는 너트와 본체 스트로크 사이의 상대적인 관계 및 토크 증가를 긴밀하게 제어하도록 작용한다. 적절한 도관 파지 및 밀봉을 보장하며 적절한 풀업을 달성하기 위하여, 예정된 토크는 본체(12)에 대한 너트(14)의 상대적인 예정된 스트로크에 상응하여야 한다. 이에 따라, 토크 칼라(40)의 축 방향 위치를 주의를 기울여 제어하는 것이 바람직하며, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 이러한 토크 칼라의 축 방향 위치는 토크 칼라(40)와 본체 숄더(34a) 사이의 접촉에 의해 달성된다. 이에 따라, 너트(14)와의 접촉을 위한 웨지면(48)의 정밀한 축 방향 위치가 보장된다. 후방 페룰(20)과 접촉하는 구동면(22) 그리고 웨지면(48)과 최초로 접촉하는 전단 가장자리(54) 사이의 축 방향 거리, 각도(а)와 각도(β), 토크 칼라(40)의 축 방향 길이(L) 뿐만 아니라 (너트와 본체의) 나사산 피치를 제조 공정 동안 주의 깊게 제어함으로써, 보다 향상된 성능이 보장된다. 본 실시예에 있어서, 최초 접촉 또는 전단 가장자리(54)가 또한 너트(14)의 전방 외부 단부에 발생하긴 하지만, 이러한 구성이 모든 디자인에 필요한 것은 아니다.

스트로크 제한 특징부의 다른 태양에 따르면, 이음쇠(10)의 리메이크가 허용된다. 이러한 이음쇠의 리메이크는 바로 이전 풀업 시에 본체(12)에 대한 너트(14)의 상대적인 축 방향 위치에 대해, 이음쇠 리메이크 시의 본체(12)에 대한 너트(14)의 추가의 축 방향 전진을 허용하도록 토크 칼라(40)를 설계함으로써 달성될 수도 있다. 예를 들어, 도 3에는 이음쇠(10)의 최초 또는 첫 번째 풀업 완료 상태가 도시되어 있다. 너트(14)는 이음쇠(10)이 핑거 타이트 위치에 있는 위치(P1)(도 1)로부터 풀업 완료 위치의 이음쇠(10)의 위치(P2)로 축 방향으로 전진 이동된다. 거리(D1)(P1으로부터 P2)는 완전한 풀업 시의 본체(12)에 대한 상대적인 너트(14)의 예정된 축 방향 전진에 상응한다. 다음, 최초로 풀업된 이음쇠(10)이 분해된다. 이음쇠(10)의 리메이크 시에, 부품이 리메이크되며, 도관과 페룰이 이미 다소 가소적으로 변형되어 있기 때문에, 너트(14)는 보통, 위치(P2)로 회전될 수 있다. 이것은 또한, 토크 칼라(40)가 너트(14)와 접촉하지만, 이들 두 구성요소 사이에 다소 낮은 하중이 야기될 경향이 있는 경우를 의미한다. 너트(14)는 이후, 토크가 다시 명확하게 증가할 때까지, 필요한 경우 최초 풀업 시에 예정된 토크를 사용하여 축 방향으로 추가로 전진될 수 있다. 예를 들어, 너트(14)는 적당한 파지 및 밀봉(즉, 리메이크)을 달성하기 위하여 위치(P3)로 전진될 수도 있다. 도 3에서, P2와 P3의 사이의 거리는 명료성을 위해 과장되어 도시되어 있다. 실제로, 각각의 리메이크는 보통, 본체(12)에 대한 너트(14)의 보다 짧은 추가의 축 방향 전진을 사용한다. 예를 들어, 1/4 인치 튜브 이음쇠(예를 들어, 도관의 공칭 외경이 대략 1/4 인치임을 의미한다)의 경우, 각각의 리메이크는, 이음쇠(10)의 적절한 리메이크를 위해, 대략 1/100 인치 내지 대략 1/10000 인치의 추가의 전진을 필요로 할 수도 있다.

이에 따라, 본 실시예에 있어서, 본체(12)에 대한 너트(14)의 추가의 축 방향 전진을 허용함으로써, 웨지면(48)에 의해 리메이크가 허용된다. 그러나, 한 번 이상의 리메이크를 허용하면서 너트의 스트로크에 대해 상대적인 소망하는 토크 증가를 제공하도록, 그외 다른 표면 프로파일이 사용될 수도 있다. 밝혀진 바에 따르면, 대략 45°의 각도(а)에 의해 25회 이상의 리메이크가 초래될 수 있다. 토크 증가는 또한, 너트 테이퍼면(50)의 형상의 함수이다. 설계자는 토크 및 리메이크에 의해 소망하는 풀업 성능을 가장 잘 달성하는 형상 및 각도를 선택할 수도 있다.

각각의 리메이크 시에 추가의 축 방향 스트로크의 크기를 제어하기 위해 다수의 인자가 사용될 수도 있다. 웨지면(48)과 너트 테이퍼면(50)의 각도와 프로파일에 추가하여, 실제로, 너트의 반경 방향 외측으로 벌어진 또는 확장된 형상, 토크 칼라(40)의 반경 방향 내측으로의 압축, 결합면(48, 50)에서의 크리프와 같은 가소성 변형, 또는 이들의 조합으로 인해, 추가의 축 방향 변위가 발생하게 된다. 이러한 변형은, 예를 들어, 구성요소의 경도, 표면 마감 처리 등을 통해 제어될 수도 있다. 따라서, 설계자는, 이음쇠의 성능에 악영향을 미치지 않고 각각의 리메이크에 의한 제어 하의 축 방향 변위를 달성하기 위하여, 본 명세서에 언급되지 않은 다수의 상이한 인자를 이용 가능하다.

도 1 내지 도 3의 이음쇠(10)는 토크에 의해 풀업될 수 있으며, 또는 변형예로서, 회전에 의해 풀업될 수도 있으며, 다양한 리메이크가 토크에 의해 또는 회전에 의해 또는 이들의 조합에 의해 이루어질 수도 있다. 이것은 특히, 회전에 의해 풀업되도록 설계되는 이음쇠에 유리하다. 너트, 본체 또는 페룰의 디자인 변경 없이, 회전에 의한 풀업 이음쇠가 임의로, 간단히 스트로크 제한 특징부를 추가함으로써 토크에 의해 풀업될 수도 있는 이음쇠로 변환될 수도 있다. 이에 따라, 토크에 의한 풀업 이음쇠와 회전에 의한 풀업 이음쇠용 너트와 본체의 재고가 많이 필요하지 않다.

전술한 바와 같이, 스트로크 제한 특징부, 예를 들어, 일체형의 또는 비일체형의 토크 칼라는 최초 풀업 동안에는 결합될 필요가 없으며, 한 번 이상의 리메이크 이후에만 결합될 수도 있다. 이것은 특히, 고객이 회전에 의한 또는 토크에 의한 풀업 옵션을 구비하기를 원하는 이음쇠의 경우에 유용한 특징이다. 회전에 의해 풀업되는 이음쇠의 경우, 적절한 도관 파지 및 밀봉을 달성하기 위해 예정된 횟수의 회전이 발생하며 너트와 본체 사이의 예정된 상대적인 스트로크를 초래하는 것을 보장하기 위하여, 스트로크 제한 특징부가 최초 풀업 동안 결합되지 않는 크기로 형성되는 것이 바람직할 수도 있다. 그러나, 동일한 이음쇠의 경우에, 토크에 의해 풀업되면, 스트로크 제한 특징부가 최초 풀업 시에 결합되도록 또는 임의로는 최초 풀업 시에 결합하지 않도록 예정된 토크가 선택될 수도 있으며, 스트로크 제한 특징부가 적절한 크기로 형성될 수도 있다. 또한, 회전에 의한 풀업의 경우에, 스트로크 제한 특징부가 규정된 횟수의 회전을 통해 결합하도록 설계되며, 또한 변형예로서, 토크가 최초 풀업을 위해 선택되는 경우 인가된 예정된 토크에서 결합이 이루어지는 옵션이 유효하다.

이로만 제한되는 것은 아니지만, 토크 칼라(40)의 경도, 토크 칼라(40)와 너트(14) 사이의 소망하는 마찰을 달성하기 위한 웨지면(48) 및 너트 테이퍼면(50)의 표면 특성, 그리고 각도(а 및 β)를 포함하는 다수의 인자가 최종 디자인에 영향을 미친다. 일반적인 기준으로서, 스테인리스강과 같은 고강도 합금이 사용되는 이음쇠의 경우, 본체와 너트는 또한, 보통 스테인리스강으로 형성된다. 따라서, 토크 칼라(40)는 이음쇠(10)가 풀업됨에 따라 야기되는 상당한 하중을 견딜 수 있어야 한다. 토크 칼라(40)는 보통, 너트(14)와 접촉하는 경우 소망하는 마찰량으로 적은 크리프 발생만을 야기하도록 스테인리스강으로, 일부 경우에는 경화 스테인리스강으로 형성될 수도 있다. 토크 칼라(40)는 이음쇠(10)가 완전히 조립되는 경우 토크 칼라에 인가되는 하중을 견딜 수 있어야 하며, 이음쇠(10)의 리메이크를 견딜 수 있도록 높은 항복 강도를 갖추어야 한다. 그러나, 토크 칼라(40)는 또한, 토크에 의한 리메이크가 필요한 경우, 본체에 대한 너트의 추가의 축 방향 전진을 허용하여야 한다. 물론, 토크 칼라의 강도와 재료 특성은 이음쇠(10) 자체의 성능 기준, 이음쇠 부품 및 도관의 재료 특성에 좌우된다.

토크 칼라(40)가 한 번 이상의 리메이크를 허용하기 때문에, 웨지면(48)은 토크 칼라가 각각의 리메이크 시에 너트와 본체의 스트로크 또는 제어 하의 추가의 상대적인 축 방향 전진을 허용함으로써, 웨지면(48)에 대한 너트 테이퍼면(50)의 접촉 위치가 각각의 리메이크에 의해 매우 약하게라도 변경되는 동적 웨지일 수도 있다. 따라서, 토크 칼라(40)는, 바람직하게는, 높은 항복 강도를 특징으로 하지만, 이음쇠(10)의 소망하는 성능 특성을 달성하는 다수 회의 리메이크를 촉진하기 위해 어느 정도 항복 강도가 낮아질 수도 있다.

일체형으로 형성되어 있든지 별개의 부품으로 형성되어 있든지 간에, 전술한 바와 같은 토크 칼라를 사용한 성공적인 리메이크가 웨지면과 테이퍼면의 각도, 마찰, 크리프 등이 아닌 다른 인자에 기인할 숟 있다. 결합면의 디자인에 따라, 두가지 예로서, 너트의 반경 방향 팽창 또는 토크 칼라의 반경 방향 압축이 이루어질 수도 있다. 중요한 태양에 따르면, 토크를 사용하여 이음쇠의 효과적인 리메이크를 달성하기 위하여 각각의 소망하는 리메이크의 경우에 제어 하의 추가의 축 방향 변위가 달성되는 것을 보장하도록, 각각의 결합면 그리고 너트 및 본체와 같은 이음쇠 구성요소가 상호 작용하거나 협동한다. 반드시 필요한 것은 아니지만, 이러한 상호 작용이나 협동은 보통, 각각의 풀업에 의한 가소적 변형이나 경화를 수반함으로써, 리메이크 동안 부품이 바로 이전 위치로 다시 조여진 다음, 임의로 추가의 축 방향 변위를 위해 바로 이전 풀업을 위해 사용된 바와 동일한 예정된 토크로 약간 조여지도록 한다. 적절한 도관 파지 및 밀봉이 재구축되었는지에 대한 평가에 기초하여 각각의 리메이크가 효과를 발휘함으로써, 각각의 리메이크에 의해 이음쇠가 이러한 압력 및 누출 관련 등급과 같은 특정 등급으로 계속 작동을 수행하게 된다.

동적 웨지 개념은 본 발명의 다른 태양을 가능하게 함을 확인하였다. 이음쇠(10)가 토크에 의해 최초로 풀업되며 토크에 의해 리메이크될 수도 있을 뿐만 아니라, 예상할 수 없을 정도로 상당히 큰 동일한 토크 값으로 이음쇠(10)가 최초로 풀업된 다음 복수 회에 걸쳐 리메이크될 수도 있다. 이러한 작용은, 이음쇠가 회전에 의해 한번 이상 풀업되는 경우에도, 달성된다. 이러한 태양에 따르면, 조립자가 이음쇠(10)를 풀업하기 위한 단일 토크 렌치 또는 그외 다른 공구를 구비하기만 하면 되는 저비용 실시와 같은 상당한 장점을 달성할 수 있다. 동일한 예정된 토크에 의해, 일부 디자인의 경우, 50회를 초과하거나 심지어 100회에 걸친 이음쇠 리메이크가 가능하다. 변형예로서, 리메이크를 위해 사용되는 인가 토크가 최초 풀업을 위한 예정된 토크와 상이할 수도 있다. 예를 들어, 각각의 연속적인 풀업은 다소 높은 인가 토크를 사용하여 이루어질 수도 있다.

예정된 토크가 소정의 토크 값 범위에 있는 경우, 해당 범위 이내의 값 중 어느 하나의 토크를 인가하여 이음쇠(10)가 최초로 풀업된 다음 토크에 의해 리메이크될 수도 있을 뿐만 아니라, 예상할 수 없을 정도로 상당히 큰 해당 범위 이내의 토크 값에 의해 이음쇠(10)가 최초로 풀업된 다음 복수 회에 걸쳐 리메이크될 수도 있음을 확인하였다. 예를 들어, 이음쇠(10)가 예정된 허용 가능한 토크 범위의 비교적 높은 토크 값을 인가함으로써 최초로 풀업될 수도 있다. 이후, 이음쇠(10)는 이음쇠의 최초 풀업 시에 인가된 토크 값보다 낮은 토크 값을 포함하는 예정된 토크 범위 이내의 토크 값을 인가함으로써 한 번 이상 리메이크될 수도 있다. 각각의 리메이크는 상기 토크 범위 이내의 토크 값을 인가함으로써 이루어질 수도 있다. 최초 풀업 및 리메이크에서와 같이, 조기 리메이크를 달성하기 위해 인가되는 토크 값보다 낮은 예정된 토크 범위 이내의 토크 값을 인가함으로써 후속 리메이크가 이루어질 수도 있다. 이러한 효과는 이음쇠가 회전에 의해 한번 이상 풀업되는 경우에도 달성된다. 이러한 태양에 따르면, 조립자가 사용하는 토크 렌치와 같은 토크 인가 공구의 공차 범위가 적용된다는 상당한 장점을 달성할 수 있다.

전술한 바와 같이, 예정된 토크는 소정의 토크 값 범위 이내일 수도 있다. 예정된 토크는 용례에 따른 토크 값 범위 이내일 수도 있다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 예정된 토크는 이음쇠가 도관의 파지 및 밀봉을 달성하기 위해 적절하게 풀업되는 것을 보장하는 예정된 토크 이상의 값을 갖는다. 다른 실시예에 있어서, 예정된 토크는 예정된 토크 ± 공차 값일 수도 있다. 예를 들어, 규정된 또는 예정된 토크는, 토크 값의 ±10%, 또는 토크 값의 ±15%, 또는 토크 값의 ±10%와 같은, 토크 값의 ±0 내지 15%의 범위의 값일 수도 있다. 규정된 또는 예정된 토크가 명확한 또는 정확한 토크 값일 가질 수도 있으며, 또는 규정된 또는 예정된 토크가 소정의 토크 값 범위 이내일 수도 있다. 예를 들어, 규정된 또는 예정된 토크는, 토크 값의 ±15% 이내의 범위, 또는 토크 값의 ±15%, 또는 토크 값의 ±10%와 같은, 토크 값의 ±0 내지 15%의 토크 값일 수도 있다.

도 1 내지 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 토크 칼라(40)의 외경은, 반드시 필요한 것은 아니지만, 본체의 육각형 평탄부(34)의 외경 미만인 것이 바람직하다. 이에 따라, 토크 칼라(40)가 조립 및 조임 동안 본체(12)를 유지하기 위한 렌치 또는 고정구의 사용을 간섭하지 않는 것을 보장할 수 있다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 변형예에 있어서, 이음쇠는 최초 풀업 및 한 번 이상의 리메이크를 포함하여, 토크에 의해, 회전에 의해 또는 이들의 조합에 의해 풀업될 수도 있다. 본 예에서, 이음쇠(100)는 도 1의 실시예에서와 동일할 수도 있는 다수의 부품을 포함한다. 특히, 이 경우, 본체(102), 너트(104), 그리고 페룰(106, 108)의 형태의 두 개의 도관 파지 장치를 포함한다. 본체(102)가 편리하게 그리고 임의로 기계 가공될 수도 있으며, 또는 그렇지 않고 본체(102)의 기계 가공 부분일 수도 있으며, 이에 따라 일체형 토크 칼라일 수도 있는 일체형 웨지면(110)의 형태의 스트로크 제한 특징부를 구비한다는 점을 제외하고는, 전술한 부품이 이전 실시예에서와 동일하게 설계되어 동일한 기능을 수행할 수도 있다. 웨지면(110)은 전술한 실시예의 비일체형 토크 칼라의 웨지면(48)과 동일한 기능을 수행하도록 하는 각도 및 구성을 갖는다. 너트(104)는 또한, 도 1 내지 도 3의 실시예에서와 유사한 각도 및 구성을 가질 수도 있는 너트 테이퍼면(112)을 포함한다. 변형예에 있어서, 너트(14)의 표면은 일체형 웨지면(110)과 결합하도록 사용될 수도 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 이전 실시예의 비일체형 토크 칼라(40)와 유사한 방식의 풀업 동안, 웨지면(110)과 너트 테이퍼면(112)이 결합하여, 적절한 너트 스트로크가 달성되는 경우 명확한 급경사의 풀업 토크 증가 구배가 달성된다. 웨지면(110)은 전술한 실시예에서와 같은 리메이크를 제공하며, 최초 풀업 및 한 번 이상의 리메이크가 동일한 예정된 토크에 의해 완료될 수도 있다. 이음쇠(100)는 또한, 회전에 의해 풀업될 수도 있다.

도 4 내지 도 6의 실시예의 일 장점은, 별개의 토크 칼라(40)가 필요하지 않다는 점으로, 스트로크 제한 특징부는 본체 디자인과 일체형이다. 본 실시예는, 예를 들어, 별개의 부품을 포함하는 것을 원하지 않으며 경제적인 구매의 측면에서 체적이 큰 장치의 구매를 선호하는 사용자에게 유용할 수도 있다.

일체형의 또는 비일체형의 토크 칼라의 사용이 리메이크를 허용하는 스트로크 제한 특징부를 실현하기 위한 일 방안이라는 점에 주목하는 것이 중요하다. 당 업자라면 이러한 효과를 달성하기 위해 그외 다른 구조를 고안할 수도 있을 것이다.

본 실시예에서는, 웨지면(110)이 도 1의 본체(102)의 육각형 영역으로 형성되는 것으로 도시되어 있다. 도 1의 실시예에서는, 본체 숄더(34a)(도 2)가 제공된다. 웨지면(101)은, 변형예로서, 예를 들어, 네크부(114)의 일부로서 배치될 수도 있다. 본체 숄더(116)가 보다 길이가 긴 너트를 수용하기 위해 필요한 경사진 후방부 형태로 형성될 수도 있음에 주목하여야 한다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 실시예에서는, 토크 칼라(152)의 본체가 대칭형이 아니라는 점을 제외하고는, 이음쇠(150)의 모든 부품이 도 1 내지 도 3의 실시예에서와 동일한 기능 및 구성을 갖도록 형성될 수도 있다(또한, 동일한 도면 부호로 표시됨). 대신, 토크 칼라(152)의 전방부가 웨지면(48)을 포함할 수도 있으며, 토크 칼라(152)는 도 1 내지 도 3을 참조하여 전술한 바와 동일한 성능의 특징부를 제공하기 위해 너트 테이퍼면(50)과 협동한다. 그러나, 토크 칼라(152)에 풀업 동안 본체 숄더(34a)와 접촉하는 반경 방향으로 연장하는 환형 표면(154)이 제공될 수도 있다. 거울상의 테이퍼면을 생략함으로써, 토크 칼라(152)는 높은 하중이 인가되는 영역(156)이 보다 많은 재료를 사용하여 형성되도록 구성되며, 이에 따라 높은 하중 용례에서 보다 안정된 토크 칼라를 제공할 수 있고, 또한 환형 표면(154)과 본체 숄더(34a)의 사이의 접촉 면적을 증가시킬 수도 있다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 본 실시예에서는, 토크 칼라(162)의 본체가 대칭형이 아니며, 또한 토크 칼라에 반경 방향으로 연장하는 환형 플랜지(164)가 제공되는 점을 제외하고는, 이음쇠(160)의 모든 부품이 도 1 내지 도 3, 도 7 및 도 8의 실시예에서와 동일한 기능 및 구성을 갖도록 형성될 수도 있다(또한, 동일한 도면 부호로 표시됨). 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 토크 칼라(162)의 전방부는 웨지면(48)을 포함할 수도 있으며, 토크 칼라(162)는 도 1 내지 도 3, 도 7 및 도 8을 참조하여 전술한 바와 동일한 성능의 특징부를 제공하기 위해 너트 테이퍼면(50)과 협동한다. 그러나, 토크 칼라(162)에 풀업 동안 본체 숄더(34a)와 접촉하는 반경 방향으로 연장하는 환형 표면(166)이 제공될 수도 있다. 거울 영상의 테이퍼면을 생략함으로써, 토크 칼라(162)는 높은 하중이 인가되는 영역(168)이 보다 많은 재료를 사용하여 구성되며, 이에 따라, 높은 하중 인가 용례에서 보다 안정된 토크 칼라를 제공할 수 있으며, 또한 환형 표면(166)과 본체 숄더(34a) 사이의 접촉 면적을 증가시킬 수도 있다.

본 예의 반경 방향 플랜지(164)는 너트의 육각형 평탄부(36)와 본체의 육각형 평탄부(34)를 초과하여 외측으로 연장된다. 토크 칼라(162)가 풀업 완료 후에 본체(12)에 대해 축 방향으로 압축되기 때문에, 조립자나 검사자가 토크 칼라(162)의 회전을 시도할 수도 있다. 토크 칼라(162)가 회전될 수 있다면, 이음쇠(160)는 완전히 조여져 있지 않거나 풀업되어 있지 않은 상태이다. 플랜지(164)의 외주면이 널링 가공될 수도 있으며, 또는 그렇지 않고 네크부(38)를 중심으로 회전을 시도하도록 토크 칼라(162)에 힘을 인가하는 것을 돕도록 하기 위한 처리 과정을 거칠 수도 있다.

당 업자라면, 앞서 언급한 바와 같이 일부 경우에는, 스트로크 제한 특징부가 최초 풀업 동안 또는 한 번 이상의 후속 리메이크 동안에도 결합될 필요가 없음을 이해할 것이다. 이러한 경우에, 토크 칼라는 풀업 완료 후에도 회전하지 않을 수도 있다. 그러나, 최초 풀업 동안에도 스트로크 제한 특징부의 결합이 이루어지지 않는 디자인의 경우, 토크 칼라의 회전 가능성 또는 불가능성이 이음쇠가 적절하게 조여졌는지 여부를 측정하도록 사용될 수도 있다.

도 11에는 본 발명의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 본 실시예에서, 이음쇠 조립체(200)는 암형 이음쇠의 형태로 실현되어, 암형의 나사형 본체(202)와 수형의 나사형 너트(204)를 구비한다. 다른 이음쇠 디자인의 경우, 변형예로서, 단일 페룰이 사용될 수도 있긴 하지만, 제 1 및 제 2 페룰(206, 208)이 또한 제공되며, 이러한 페룰이 전술한 특허에 설명된 바와 같은 페룰과 동일할 필요는 없다. 이음쇠 조립체(200)는 필요한 경우 회전에 의해 풀업될 수도 있다. 변형예로서, 토크 칼라(210)는 전술한 실시예와 유사한 방식으로 토크에 의한 풀업 및 리메이크를 제공하도록 사용될 수도 있다. 토크 칼라(210)는 본체(202)의 테이퍼면(214)과 결합하는 웨지면(212)을 제공한다. 테이퍼면(214)은, 풀업을 완료하도록 인가되는 예정된 토크에 따라 본체(202)에 대한 너트(204)의 적절한 축 방향 전진이 발생하는 경우, 명확한 토크 증가를 제공하도록 웨지면(212)과 결합한다. 토크 칼라(210)가 수형 나사산(218)과 마주하는 숄더(220)의 사이에서 암형 너트의 네크부(216)에 편리하게 배치될 수도 있다. 토크에 의한 풀업 시의 이음쇠의 작동은 도 1의 실시예를 참조하여 전술한 바와 같이 이루어질 수도 있다.

도 12에는 본 발명의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 본 실시예에서, 이음쇠 조립체(250)는 암형 이음쇠의 형태로 실현되어, 암형의 나사형 본체(252)와 수형의 나사형 너트(254)를 구비한다. 다른 이음쇠 디자인의 경우, 변형예로서, 단일 페룰이 사용될 수도 있긴 하지만, 제 1 및 제 2 페룰(256, 258)이 또한 제공되며, 이들 페룰이 전술한 특허에 설명된 바와 같은 페룰과 동일할 필요는 없다. 이음쇠 조립체(250)는 필요한 경우 회전에 의해 풀업될 수도 있다. 변형예로서, 일체형 토크 칼라(210)가, 예를 들어, 도 4의 전술한 실시예에서와 유사한 방식으로 토크에 의한 풀업 및 리메이크를 제공하도록 사용될 수도 있다. 일체형 토크 칼라(260)는 본체(252)의 테이퍼면(264)과 결합하는 웨지면(262)을 제공한다. 테이퍼면(264)은 풀업을 완료하도록 본체(252)에 대한 너트(254)의 적절한 축 방향 전진이 발생하는 경우 예정된 토크를 제공하도록 웨지면(262)과 결합한다. 일체형 토크 칼라(260)가 수형 나사산(268)과 대향 숄더(270)의 사이에서 암형 너트의 네크부(266)에 인접한 위치에 편리하게 배치될 수도 있다. 토크에 의한 풀업 시의 이음쇠의 작동은 도 4의 실시예를 참조하여 전술한 바와 같이 이루어질 수도 있다.

도 13 및 도 14에는 추가의 실시예에 따른 비일체형의 그리고 일체형의 토크 칼라가 각각 도시되어 있다. 대부분의 구성요소는 도 3 및 도 6의 실시예에서와 동일할 수도 있으며, 동일한 부품에는 동일한 도면 부호가 사용되고, 이에 대한 중복 설명은 필요하지 않다.

그러나, 이들 실시예에 있어서, 암형 너트는 변형 구성을 가지며 따라서, 도면 부호 280으로 지시되어 있다. 다른 실시예의 암형 너트(14)(예를 들어, 도 3 참조)는 후방 페룰(20)의 구동면(284)과 접촉하는 내부 테이퍼형 구동면(282)을 포함한다는 점에 주목하여야 한다. 구동면(282)은 5° 이하로부터 대략 20 °까지의 범위에서 대략 15°의 각도(θ)로 테이퍼질 수 있지만, θ는 이음쇠 디자인에 따라 변할 것이다.

구동면(282)은 후방 페룰(20)의 외부 플랜지를 수용하기에 충분한 직경을 갖는 제 1 원통형 벽(286)에 연결되어 있다. 제 2 원통형 벽(288)은 전방 페룰(18)의 확장 후방부를 수용하도록 제공될 수도 있다. 본 예의 이음쇠의 경우, 전방 페룰과 후방 페룰의 양 후방부는 풀업 동안 반경 방향 외측으로 확장되며, 원통형 벽(286, 288)과 접촉할 수도 있다.

도 13 및 도 14를 다시 참조하면, 너트(280)는 테이퍼형 구동면(292)의 반경 방향 외측 단부로부터 연장되는 제 1 테이퍼형 센터링 표면(290)을 포함하도록 변형된 구성을 갖는다. 제 1 테이퍼형 센터링 표면(290)은, 필요하다면 다른 각도가 사용될 수도 있긴 하지만, 예를 들어, 45°의 각도(￡)로 형성될 수도 있다. 적당한 범위는, 예를 들어, 대략 20° 내지 대략 60°일 수도 있다. 중심 설정 테이퍼면(290)은 최초 풀업 동안 또는 리메이크 동안 후방 페룰의 후방 단부 또는 후방부(20a)와 접촉할 수도 있다. 제 2 테이퍼면(294)은 중심 설정 테이퍼면(290)의 반경 방향 외측 단부로부터 연장될 수도 있다.

전술한 바와 같이, 바로 이전 풀업 시에 페룰을 적절한 위치로 복귀시킴으로써 토크에 의한 효과적인 리메이크가 달성될 수 있다. 일부 이음쇠 디자인의 경우, 페룰은 조립 동안, 특히, 회전에 의한 리메이크를 수용할 수 있는 튜브 이음쇠의 경우, 약간의 후방 탄성력을 나타낼 수도 있다. 이에 따라, 리메이크 시에 추가로 조이기 전에, 페룰의 재위치 설정을 위한 약간의 스트로크를 복구할 필요가 있다. 분해 후 페룰이 중심에서 벗어나거나 (X 축선에 대해) 편심 정렬되는 경우, 측방향 활주 운동이 발생할 수도 있을 뿐만 아니라, 이음쇠의 리메이크를 위한 추가의 스트로크와 토크가 필요할 수도 있다. 중심 설정 테이퍼면(290)은, 페룰의 재위치 설정을 위해 스트로크 손실을 줄이기 위하여, 페룰과 너트, 특히, 후방 페룰을 재정렬하며 중심에 위치 설정하는 것을 도울 수 있다. 본 발명의 발명자에 의해 발견된 바에 따르면, 이러한 중심 설정 효과는 이음쇠의 리메이크를 위한 스트로크 손실을 감소시킴으로써 토크에 의한 리메이크 횟수에 극적인 영향을 미칠 수 있다. 제 2 테이퍼면(294)은 또한, 페룰과 너트 모두의 중심 위치 설정을 도울 수도 있다. 관찰한 바에 따르면, 테이퍼형 너트 개념을 사용하여 토크에 의한 리메이크 횟수를 2배 내지 3배 이상으로 추가로 증가시킬 수 있다.

센터링 테이퍼 및 그외 다른 테이퍼가, 전체 내용이 참조에 의해 본 명세서에 포함되는 "튜브 또는 파이프 이음쇠용 테이퍼형 너트(TAPERED NUT FOR TUBE OR PIPE FITTING)"라는 제목으로 2008년 7월 24일자로 출원된 계류중인 PCT 출원 번호 제 2008/070991 호(2009년 2월 5일자로 공개된 제 WO 2009/018079 A1호)에 보다 상세히 설명되어 있다.

테이퍼형 너트의 개념은 특히, 후방부(20a)가 도관 벽으로부터 반경 방향 외측으로 회전하도록 하는 풀업 동안의 후방 페룰의 반경 방향 내측으로의 힌지 변형으로 인해, 본 발명의 바람직한 실시예에 사용된 바와 같은 이음쇠 디자인을 이용하는 경우 유용하다. 그러나, 본 발명에 설명된 바와 같은 테이퍼의 사용은 그외 다른 이음쇠 디자인 및 심지어 반경 방향 외측으로 휘어지는 단일 페룰을 사용하는 페룰에도 유리하다. 테이퍼형 너트 개념은 또한, 암형 스타일 이음쇠용의 수형 나사형 너트에 즉각적으로 인용될 수 있다.

따라서, 토크에 의한 풀업의 조합은, 전술한 바와 같은 내부적으로 테이퍼형으로 형성되는 너트의 선택적인 사용을 통해, 상당한 유리한 효과를 달성할 수 있다. 이러한 유리한 효과는, 토크가 인가됨으로써 일차적으로 단지 작은 추가의 상대적인 축 방향 스트로크를 이용하여 이음쇠의 리메이크가 이루어지도록 스트로크 회수를 최소화하기 위해, 바로 이전 풀업 위치로 후방으로 너트와 페룰의 중심 위치를 설정하는 테이퍼로부터 야기된다. 더욱이, 리메이크 시에 제어 하의 추가의 상대적인 스트로크를 제공하는 스트로크 제한 특징부의 사용은, 테이퍼형 너트와 협력하여, 과잉 조임 또는 편심 정렬 페룰과 너트로 인한 스트로크 손실을 최소화함으로써 다수 회의 리메이크를 촉진할 수 있다.

다음, 도 15a, 도 15b 및 도 16을 참조하면, 본 발명의 추가의 실시예가 도시되어 있다. 도 15a 및 도 15b와 도 16의 차이점은, 도 15a 및 도 15b에는 일부 용례용의 포트형 이음쇠로서 보통 일컬어지는 암형 이음쇠가 도시되어 있는 반면, 도 16에는 수형 이음쇠가 도시되어 있다는 점이다. 도 16에는 또한, 유용한 게이징 특징부의 실시예가 도시되어 있다. 따라서, 동일한 구성요소에는 동일한 도면 부호가 사용되며, 수형 및 암형 버전이 토크 칼라에 대해 정확히 동일한 구조를 사용할 필요는 없다는 점을 이해하여야 한다.

착수 시점에서 주목할 점은, 상세히 전술한 바와 같이, 토크 또는 회전에 의한 도관 이음쇠의 성공적인 리메이크 능력, 특히, 다수 회의 리메이크 수행 능력은 너트와 본체의 점진적으로 증가하는 상대적인 축 방향 스트로크 또는 전진을 제공할 수 있는 능력을 필요로 한다. 이러한 점진적으로 증가하는 상대적인 축 방향 스트로크는 각각의 추가의 리메이크가 진행됨에 따라 감소하여, 충분한 리메이크의 인지가 거의 불가능해질 수도 있다. 이것은, 특히, 리메이크 횟수가 증가함에 따라 도관 파지 및 밀봉을 위한 적절한 위치로 페룰을 복귀시키기 위한 스트로크가 적어지도록, 페룰이 더욱 더 적소에 고정되며 정렬되도록 할 수 있다. 각각의 리메이크에 의한 추가의 상대적인 축 방향 스트로크가 각각의 이음쇠의 또는 다양한 조합의 이음쇠의 상당 수의 상이한 구성요소 및 구조적 특징부의 가소적 변형에 의해 제공될 수도 있지만, 일체형이든지 개별 부품이든지 간에 토크 칼라를 사용하는 장점 중의 하나는 추가의 상대적인 축 방향 스트로크가 적절한 도관 파지 및 밀봉을 달성하기 위해 필요한 예정된 축 방향 변위에 대응하는 예정된 토크에서 제어 하의 스트로크 제한 특징부를 제공하는 토크 칼라를 사용함으로써 보다 잘 제어될 수 있다는 점이다. 다른 증명 방식으로서, 토크 칼라는 기준 위치를 지나쳐 나사형 이음쇠 구성요소의 상대적인 축 방향 변위의 일 지점에서 이음쇠 조립체의 다른 표면과 최초로 결합하는 표면(특히, 이음쇠의 최초 풀업 시에만 필요한 것은 아니지만)을 제공하며, 상기 표면은 회전에 의한 풀업에 대응하는 소망하는 상대적인 축 방향 변위와 밀접하게 연관되거나 정렬되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 결합 표면은 우선, 핑거 타이트 위치를 지나쳐 대략 1과 1/4 회전에 의해 정렬되는 나사형 이음쇠 구성요소의 핑거 타이트 위치를 지나쳐 이루어지는 상대적인 축 방향 변위 시에 서로 접촉할 수도 있다(변형예로서, 핑거 타이트 위치를 지나쳐 1과 1/4 회전을 카운팅하는 방식으로 회전에 의해 풀업될 수 있는 이음쇠의 경우). 토크 칼라는 또한, 무수한 다른 가능한 가소적 변형에 좌우되어야 하는 것이 아니라, 각각의 리메이크의 경우의 너트와 본체 사이의 추가의 상대적인 축 방향 스트로크 또는 변위와 제어 가능한 가소적 변형을 제공한다.

따라서, 고려할 수 있는 바와 같이, 본 발명은 이로만 제한되는 것은 아니지만, 토크에 의한, 필요하다면 변형예로서, 회전에 의한, 또는 이들 모두에 의한 풀업을 제공하기 위한 토크 칼라, 토크 칼라가 일체형 또는 비일체형으로 포함된 이음쇠 구성요소의 기하학적 형상, 그리고 토크에 의해 풀업될 수 있는 이음쇠 및 최초 풀업 뿐만 아니라 리메이크의 경우에 계측되는 회전에 의해 풀업될 수 있는 이음쇠용이 게이징 특징부를 제공하는 기하학적 형상의 이음쇠 구성요소의 사용을 포함하는 다양한 형태로 실현될 수도 있다.

본 명세서에 제시된 독창적인 개념 중 하나에 따르면, 토크 칼라 또는 그외 다른 스트로크 제한 특징부는, 예를 들어, 이음쇠 구성요소 중 하나 또는 모두의 하중 지탱 가요성 부재 또는 스트로크 저항 부재와 같은 일 부재의 형태로 제공되며, 상기 하중 지탱 가요성 부재는 리메이크 동안 너트와 본체의 추가의 상대적인 축 방향 변위를 허용하도록 하중 지탱 가요성 부재가 제어된 방식으로 하중을 받아 편향될 수 있도록 하는 항복 강도를 특징으로 할 수도 있다. 이러한 하중 지탱 가요성 부재는, 바람직하게는, 예를 들어, 기계 가공에 의해 이음쇠 구성요소 중 하나 또는 두 개와 일체형으로 형성되거나, 일체형 구조를 형성하도록, 예를 들어, 용접에 의해 이음쇠 구성요소 중 하나 또는 두 개와 통합된다. 이러한 하중 지탱 가요성 부재는 너트 상에, 본체 상에, 또는 너트와 본체 상에 제공될 수도 있으며, 아래에 설명되는 바와 같이 암형 및 수형 도관 이음쇠과 사용될 수도 있다. 하중을 받아 이루어지는 하중 지탱 가요성 부재의 편향은, 최초 풀업 또는 한 번 이상의 리메이크가 토크에 의해 이루어지든지 또는 회전에 의해 이루어지든지 간에, 도관 이음쇠의 한 번 이상의 리메이크 동안 추가의 상대적인 축 방향 스트로크를 촉진하기 위한 소망하는 가소적 변형을 제공한다. 하중 지탱 가요성 부재가 각각의 풀업 시에 소망하는 가소적 변형을 나타내도록 설계되긴 하지만, 탄성 변형이 필요 없음을 의미하는 것은 아니라는 점에 주목하여야 한다. 하중 지탱 가요성 부재는, 예를 들어, 하중 지탱 가요성 부재가 하중을 받아 편향될 수 있도록 하는 굴곡부를 구비하도록 설계될 수도 있다. 하중 지탱 가요성 부재는 사실 약간의 탄성 변형을 나타낼 수도 있지만, 토크에 의한 추가의 리메이크를 수용하기 위하여, 하중 지탱 가요성 부재가 어느 정도의 가소성 변형을 경험하거나 각각의 리메이크 또는 풀업에 따라 하중을 받아 경화되는 것이 바람직하다.

도 15a 및 도 15b에서, 이음쇠 조립체(300)는 암나사형 본체(302), 수나사형 너트(304), 그리고 도관 파지 장치(306)를 포함하며, 본 예에서, 도관 파지 장치는 단일 페룰의 형태로 실현될 수도 있으며, 필요한 경우 변형예로서, 한 개 이상의 페룰이 사용될 수도 있다. 나사형 연결부(308)가 너트(304)와 본체(302)를 함께 연결하도록 사용될 수도 있다. 본체(302)는 도관(C)의 단부 부분(312)의 바닥이 맞대어지는 카운터보어 숄더(310)를 포함할 수도 있다. 본체(302)는 이음쇠(300)이 풀업되는 경우 너트(304)의 하중 지탱 표면(318)과 결합하는 모따기부(316) 또는 그외 다른 적당한 프로파일의 표면을 갖춘 내향 단부(314)를 구비한다. 하중 지탱 표면(318)은 다수의 선택 가능한 프로파일 및 윤곽을 가질 수도 있다. 고려할 수 있는 바와 같이, 다수의 경우에, 하중 지탱 표면(318)은, 예를 들어, 종축선(X)에 대해 소정의 반경 상에 마련되는 직선형의 반경 방향 표면과 구별되는, 테이퍼형 표면의 축 방향 치수 또는 길이를 가질 수도 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 하중 지탱 표면(318)은 예를 들어, 절두 원추형일 수도 있다. 본체(302)의 결합면(316)은 또한, 절두 원추형 테이퍼일 수도 있으며, 또는 변형예로서, 볼록한 곡선형부와 같은 그외 다른 프로파일 형상을 가질 수도 있으며, 또는 단순히 모서리일 수도 있다. 대부분의 경우, 하중 지탱 표면(318)은 너트와 본체 사이의 추가의 상대적인 축 방향 스트로크 또는 변위를 촉진하는 축 방향 길이 또는 치수를 갖는다. 결합면(316)은, 바람직하게는, 반드시 그럴 필요는 없지만, 환형이며, 그렇지 않고 비연속적인 형태로 형성될 수도 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 본체 결합 표면(316)이 소정 각도(а)로 형성될 수도 있으며, 하중 지탱 표면(318)은 소정 각도(β)로 형성될 수도 있다. 이들 각도는 동일하지만, 동일하지 않을 수도 있으며, 확인된 바와 같이, 양 결합 표면(316, 318)에 대해 대략 45°의 각도가 상당히 유용하지만, 필요한 경우 그외 다른 각도가 사용될 수도 있다.

전술한 바와 같이, 바람직하게는, 최초 풀업 시에 이음쇠 조립체가 핑거 타이트 위치에 있는 상태에서는 결합 표면(316, 318)이 서로 접촉하지 않으며, 풀업 동안 너트와 본체가 효과적인 풀업을 위한 핑거 타이트 위치를 지나쳐 이루어지는 소망하는 횟수의 회전에 대응하는 축 방향 위치로 상대적으로 축 방향으로 전진된 후에 결합 표면의 접촉이 이루어진다. 일단 접촉이 이루어지고 나면, 조립자(수동 조임의 경우)는 풀업 토크의 명확한 증가를 인지할 수 있다. 토크 건이나 유사한 자동 공구에 의한 풀업의 경우, 토크는 결합면이 풀업 완료를 위해 필요한 추가의 토크를 인가하지 않고 서로 접촉하는 것을 보장하도록 설정될 수 있다.

하중 지탱 표면(318)은 너트(304)의 하중 지탱 부분 또는 가요성 부재(320)에 의해 제공될 수도 있다. 이러한 바람직한 실시예에 있어서, 가요성 부재(320)는 일체형의 또는 통합된 토크 칼라와 유사한 기능을 수행하며, 내향 반경 방향 벽(322) 및 외향 반경 방향 벽(324)를 구비하는 환형 플랜지 형태로 실현될 수도 있다. 따라서, 하중 지탱 부재(320)는 이들 두 개의 벽 사이에 획정되는 폭(W)을 구비한다. 하중 지탱 부재(320)는 전체적으로 대체로 균일한 폭(W)을 갖긴 하지만, 반드시 균일한 폭을 가질 필요는 없으며, 하중 지탱 부재가 항복 강도를 제어하며 이에 따라 하중 지탱 부재(320)가 하중을 받아 편향되도록 하기 위한 능력을 촉진하도록 그외 다른 형상 및 프로파일을 갖출 수도 있다. 예를 들어, 내향 및 외향 벽(322, 324)은 엄격하게는 반경 방향 벽일 필요는 없다. 도 15a, 도 15b 및 도 17의 바람직한 실시예에 있어서, 외향 벽(324)은 Y-축선(도 17의 암형 이음쇠 실시예에 도시됨)에 대한 축 방향 테이퍼(σ)(도 15b)를 포함할 수도 있다. 이러한 임의의 테이퍼는, 실제 반경 방향 표면을 형성하는 벽이 아닌, 벽(324)의 축 방향 치수를 제공한다. 각각의 풀업 시에 동반되는 편향은 보통, 반드시 그러한 것은 아니지만, 상당히 작은 값이며, 다수의 경우에, 육안으로는 인지가 불가능하다. 그러나, 이러한 편향은 각각의 리메이크 시에 너트와 본체 사이의 추가의 상대적인 축 방향 변위를 허용하는 필요한 가소성 변형을 제공한다. 이러한 편향의 축 방향 및 반경 방향 벡터 성분이, 이로만 제한되는 것은 아니지만, 폭 치수(W), 항복 강도, 결합면(316, 318)의 형상 및 각도 등을 포함하는 하중 지탱 부재의 디자인의 함수이긴 하지만, 상기 편향이 도 15b에 화살표(D)로 도시되어 있다. 본 발명에 사용된 바와 같은 용어 편향은 하중 지탱 부재의 적어도 일부의 축 방향 이동, 반경 방향 이동, 또는 회전, 선회, 휨 등과 같은 축 방향 및 반경 방향 이동의 조합을 포함할 수도 있다.

하중 지탱 부재(320)는 연관된 이음쇠 구성요소(예를 들어, 본체 또는 너트)와 일체형이거나, 일체화되며, 이것은 하중 지탱 부재(320)가 이음쇠 조립체의 별개의 부품과 달리 이음쇠 구성요소의 구조적 부품으로서, 이음쇠 구성요소가 단일체형 부품이라는 것을 의미한다. 그러나, 일체화에는, 구조적 이음쇠 구성요소의 일부로서 기계 가공되거나 일체형으로 형성되는 부재 뿐만 아니라 용접 또는 그외 다른 부착 공정에 의해 이음쇠 구성요소와 일체화되는 부재도 포함된다.

플랜지(320)는 원주 방향으로 연속적이지만, 반드시 이러한 형태로 형성되어야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 플랜지가 가요성을 증가시키기 위해 원주 방향으로 세그먼트 형으로 형성될 수도 있다. 플랜지(320)는 너트(304)의 네크부의 언더컷(326)으로 형성될 수도 있다. 따라서, 이러한 언더컷(326)은 너트 본체의 플랜지(320)와 마주하는 벽(330)의 사이에 간극 또는 공간(328)을 제공한다. 간극 또는 공간(328)은 매우 약간이긴 하지만 이음쇠(300)의 각각의 풀업에 의해 변경되는 폭 또는 축 방향 길이(332)를 구비할 수도 있다.

폭(W)은 하중 지탱 부재(320)의 항복 강도를 제어하기 위한 일례로서 사용될 수도 있다. 항복 강도는 기본적으로 주어진 하중 조건 하에서 얼마나 큰 편향이 발생하는지를 지시하며, 너트(304)의 재료, 하중 지탱 부재의 프로파일 및 형상 등의 함수이다. 예를 들어, 폭(W)이 커질수록, 항복 강도가 높아지며, 이에 따라, 편향 저항성이 증가하는 반면, 항복 강도 감소는 주어진 인가 하중에 대한 보다 큰 편향을 야기한다.

가요성 부재(320)의 개념 채용에 따른 상당한 장점은, 최초 풀업 뿐만 아니라 선택적으로는 리메이크의 경우에 소망하는 제어 하의 축 방향 변위를 야기하는 가요성의 또는 편향 가능한 칼라를 제공하기 위하여, 다수의 상이한 디자인 기준이 변경 또는 제어될 수도 있다는 점이다. 이러한 인자 중 일부는, 이로만 제한되는 것은 아니지만, 플랜지의 폭(W), 플랜지 측면(322, 324)의 테이퍼 각도, 플랜지(320)의 반경 방향 높이 및 높이 대 폭 비율, 플랜지 또는 하중 지탱 부재(318)와 같은 플랜지의 일부가 하부의 코어 재료에 대해 경화되어 있는지를 포함하는 플랜지(320)의 야금술, 플랜지의 유연성 및 가요성을 제어하기 위한 응력 하의 경화 또는 풀림 가공의 사용, 각도(σ, а), 그리고 플랜지(320)의 기하학적 형상 등을 포함한다. 플랜지(320)의 기하학적 형상에 의해, 예를 들어 플랜지(320)가 이음쇠 구성요소(도 15a의 너트 또는 도 16의 본체)의 구조적 본체로 혼합되는 반경 방향 모서리(들)(319)(도 17에 가상선으로 도시됨)과 같은 추가의 특징부가 추가된다. 이러한 디자인 기준 중 하나 이상을 사용함으로써, 설계자는 최초 풀업뿐만 아니라 리메이크 시에 토크에 의한 풀업을 촉진하는 가요성 부재(320)를 제공할 수 있다. 가요성 부재의 개념은 또한, 이음쇠의 확장성을 상당히 촉진할 수 있으며, 이것은 가요성 부재의 개념이 이음쇠 라인에 대해 1/8 인치 내지 1 인치 및 등가의 미터법에 따른 상이한 이음쇠 크기 및 보다 큰 크기에 즉각적으로 인용될 수 있다(이음쇠 크기가 보통, 예를 들어, 파이프용 내경, 도관 직경, 및 튜브용 외경의 관점에서 표현된다).

하중 지탱 부재(320)는, 바람직하게는, 너트가 기계 가공되거나 그외 다른 방식으로 형성되는 경우, 너트(304)의 일체형의 구조적 특징부로서 기계 가공될 수도 있다. 변형예로서, 하중 지탱 부재(320)는, 예를 들어, 용접이나 그외 다른 적당한 공정에 의해 일체형(즉, 단일체형) 구조를 형성하도록 너트(304) 내로 삽입되는 또는 너트와 일체화되는 별개의 부품 또는 구성요소일 수도 있다.

도 15b에 도시된 바와 같이, 이음쇠(300)의 최초 풀업 동안 또는 각각의 리메이크 동안, 너트(304)와 본체(302)의 상대적인 축 방향 전진이 풀업 완료 위치에 도달하는 경우, 결합 표면(316, 318)은 하중을 지탱하도록 서로 접촉한다. 하중 지탱 부재(320)는, 예를 들어, 리메이크 시의 너트(304)와 본체(302)의 사이의 추가적인 상대적인 축 방향 변위를 허용하는 편향 형태로 예정된 또는 제어된 국부적인 가소적 변형을 나타내도록 제공된다. 편향과 같은 하중 지탱 부재(320)의 가소성 변형을 특징으로 하긴 하지만, 편향의 정의 내에 속하는 것으로 간주할 수 없는 그외 다른 가소성 변형이 사용될 수도 있다.

도 15b로부터 결합 표면(316, 318)은 도관 파지 장치(306)가 본체(302)의 캐밍 표면(334)에 맞대어 이루어지는 본체 밀봉을 포함하는 도관 파지 및 밀봉을 달성하도록 이음쇠(300)가 완전히 풀업되는 경우 서로 접촉한다. 부품이 함께 조여짐에 따라 적절한 도관 파지 및 밀봉이 본체(302)와 너트(304) 사이의 규정된 범위의 상대적인 축 방향 변위에서 발생한다. 결합 표면(316)이 전술한 바와 같은 다른 토크 칼라 실시예와 유사한 방식으로 하중 지탱 표면(318)과 접촉하는 경우, 조립자는 하중 지탱 가요성 부재(320)가 너트(304)와 본체(302) 사이의 추가의 상대적인 축 방향 전진에 저항함에 따라 명확하면서도 상당한 풀업 토크 증가를 인지하게 된다. 하중 지탱 가요성 부재(320)가 하중을 받아 편향될 수 있으므로, 이음쇠의 한 번 이상의 리메이크를 허용하도록 각각의 풀업에 의해 충분한 가소성 변형이 이루어지는 것이 보장된다. 이러한 편향에 의한 변형이 반드시 가소성 변형이어야 하는 것은 아니며, 보통, 예를 들어, 결합 표면(316, 318), 페룰(306)의 가소성 변형이 수반된다. 또한, 하중 지탱 가요성 부재(320)의 가소성 변형과 함께 탄성 변형이 발생할 수도 있다. 하중 지탱 가요성 부재(320)의 일 장점은, 페룰(306)이 예를 들어, 다소 영구적으로 경화되어 추가의 리메이크를 허용하기 위한 충분한 가소성 변형을 제공할 필요가 없게 된 후에도, 추가의 상대적인 축 방향 전진이 발생할 기회가 항상 존재한다는 점이다. 따라서, 하중 지탱 부재(320)는 유효 리메이크의 최대 횟수를 증가시킬 수도 있다.

다음, 도 16을 참조하면, 암형 이음쇠의 하중 지탱 가요성 부재 유형의 토크 칼라(352)를 활용하는 도관 이음쇠(350)의 일 실시예가 도시되어 있다. 이에 따라, 이음쇠(350)는 암나사형 너트(354)와 수나사형 본체(356)를 포함할 수도 있다. 본 예의 이음쇠(350)는 또한, 전방 페룰(358)과 후방 페룰(360)을 구비하는 두 개의 페룰 이음쇠의 일 실시예이지만, 변형예로서, 단일 페룰의 실시예가 사용될 수도 있다. 가요성 부재(352)는 적절한 도관 파지 및 밀봉을 달성하도록 너트와 본체의 적절한 상대적인 축 방향 전진이 발생하는 경우 너트의 결합 표면(364)과 결합하는 하중 지탱 표면(362)을 포함한다.

도 16에는 또한, 하중 지탱 가요성 부재 유형의 토크 칼라(352)의 추가의 태양(도 15a 및 도 15b의 실시예 및 그외 다른 변형예 뿐만 아니라)이 도시되어 있다. 간극(328)은 축 방향 치수 또는 폭(332)을 구비하며, 이러한 치수 또는 폭은, 심지어 아주 약하거나 아마 시각적으로 인지 불가능할 수도 있긴 하지만, 최초 풀업 또는 각각의 후속 리메이크과 같은 각각의 풀업 시에 변한다. 너트(354)는 하중 지탱 부재(352)를 외측으로 편향시키거나 가압하는 경향이 있어, 특히, 예를 들어, 하중 지탱 부재(352)의 외부 반경 방향 단부 벽(366) 부근에서 측정되는 바와 같은 폭(332)은 감소한다. 변형예로서, 내향 벽(368)은 하중 지탱 부재(352)의 편향의 검출 또는 측정을 촉진할 수도 있는 다른 위치, 예를 들어, 내향 벽(368)과 나사산(372) 사이의 간극(370)을 제공한다. 다른 예로서, 하중 지탱 부재(352)의 각 방향 편향이 측정될 수도 있다.

하중 지탱 가요성 부재(352)의 편향과 연관된 특성을 측정하거나 그외 다른 방식으로 검출하도록 다수의 상이한 방법 및 장치가 사용될 수도 있다. 도 16에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 최초 풀업 후 간극(328)의 최대 허용 폭에 대응할 수도 있는 규정된 폭을 갖는 수동 간극 게이지(374)가 사용될 수도 있다. 간극(328)이 충분히 폐쇄되고 나면, 게이지(374)가 간극(328) 내로 삽입될 수 없다. 변형예로서, 간극 게이지는 규정된 횟수의 리메이크 이후 허용되는 간극(328)의 최소 폭에 대응하는 폭을 가질 수도 있어, 추가의 리메이크가 수행되어야 함을 조립자에게 지시하게 된다. 또 다른 변형예에 있어서, 간극 게이지(374)는 최초 풀업을 증명하기 위한 폭 치수를 갖는 제 1 단부(374a)와, 최대 리메이크 횟수를 증명하기 위한 폭 치수를 갖는 제 2 단부(374b)를 구비할 수도 있다.

또 다른 변형예에 있어서, 수동 게이지 대신, 근접도 센서와 같은 전자 센서(376)가 폭(332)의 변화를 검출하도록 사용될 수도 있다. 센서(376)는, 예를 들어, 본체(356)와 일체화될 수도 있으며, 또는 다른 예로서 하중 지탱 부재(352) 상에 일체화될 수도 있다. 단지 몇 가지 예를 들자면, 센서(376)는 유선으로 또는 무선 링크를 사용하여 원거리에 설치될 수도 있으며, 또는 적절한 최초 풀업 및/또는 최대 횟수의 리메이크를 지시하기 위한 LED와 같은 온-보드 신호를 제공할 수도 있다. 예를 들어, 자동차 용례의 경우, 온-보드 전자 진단 시스템에 센서 출력이 제공될 수도 있다.

도 17에는, 도 16에서와 같은 수형 이음쇠의 경우에 해당하지만 편리하게는 암형 이음쇠 디자인과 사용될 수도 있는, 이음쇠의 풀업 게이징을 위한 다른 임의의 특징부가 도시되어 있다. 본 예에서, 암형 너트(354)에는 환형의, 또는 변형예로서, 원주 방향으로 세그먼트형으로 형성되는 축 방향으로 연장하는 표면 또는 단부 벽(380)이 제공될 수도 있다. 이러한 단부 벽(380)은 너트(354)의 전단 가장자리를 형성하며, 일 예로서, 외측 방향으로 연장되는 원통형 카운터보어(382)의 일부로서 형성될 수도 있다. 너트(354)의 축 방향 길이는, 예를 들어, 풀업 완료 시에 단부 벽(380)이 적어도 하중 지탱 가요성 부재(352)의 반경 방향 외벽(366)의 외향 가장자리(366a)로 연장되어 반경 방향 외벽(366)을 덮어싸도록 선택될 수도 있다. 이에 따라, 조립자에게 이음쇠(350)가 최초 풀업 위치까지 적절하게 조여졌는지를 시각적으로 지시하거나 게이지 값을 제공할 수 있다. 따라서, 반경 방향 외벽(366)은 최초 풀업 완료 후 시각적으로 인지 불가능할 수도 있다. 반경 방향 외벽(366)은 널링 가공될 수도 있으며, 또는 보다 즉각적으로 인식 가능한 풀업 후 시각적으로 검사할 수 있도록 눈에 띄는 색상이 제공될 수도 있다. 게이징 기능 및 구조가 이음쇠 조립체와 일체형이기 때문에, 이러한 구조는 고유한 게이징 구조 및 기능으로 간주한다. 고유한 게이징 기능 외에, 각각의 풀업에 의한 가요성 부재(352)의 편향 또는 이동이 또한, 예를 들어, 전술한 바와 같은 간극 게이지나 센서와 같은 외부 공구에 의한 각각의 풀업 게이징을 촉진한다.

이음쇠의 최초 풀업을 위한 게이징 특징부를 제공하는 외에도, 가요성 부재(352)는 또한, 이음쇠의 리메이크 게이징을 위해 사용될 수도 있다. 이러한 장점은, 가요성 부재(352)가 각각의 풀업에 의해 하중을 받아 휘어지거나 편향되며 가소적으로 경화된다는 사실에 기인한다. 다시 말해, 각각의 풀업에 의해, 일 예로서, 외향 가장자리(366a)가 약간 이동된다. 가소성 변형으로 인해, 각각의 풀업 후, 외향 가장자리(366a)는 이전 풀업 이후 반경 방향 위치 및/또는 이전 위치로부터 약간 이동된 채로 유지된다. 이러한 방식으로, 조립자는 전단 가장자리(380)가 다시 가요성 부재(352)의 외향 가장자리(366a)를 덮을 때까지 너트(354)와 본체(352)를 함께 조이는 방식으로 이음쇠(350)를 리메이크할 수 있다. 이러한 본질적인 게이징 트징부는 다수 회의 리메이크를 위해 사용될 수 있다. 다시, 예를 들어, 센서와 같은 외부 게이징 기능이, 변형예로서, 이음쇠의 각각의 리메이크 또는 풀업을 측정하도록 사용될 수도 있다.

전술한 바와 같이, 토크에 의한 풀업 기능은 회전에 의해 또한 풀업될 수 있는 이음쇠와 함께 사용될 수도 있다. 그러나, 주목할 만한 사실로서, 본 발명에 개시된 바와 같은 가요성 부재의 사용은, 이음쇠가 또한 토크에 의해 풀업될 수 있든지 아니든지 간에, 회전에 의해 풀업되는 이음쇠에 사용될 수 있는 고유한 게이징 특징부를 제공한다. 더욱이, 회전에 의해 풀업되는 이음쇠용의 이러한 가요성 부재 기반 고유 게이징은, 몇몇 종래 기술의 공지된 고유 게이징 구조의 기능인, 이음쇠의 최초 또는 매우 초기의 풀업을 위해 사용될 수도 있을 뿐만 아니라, 이음쇠의 한 번 이상의 리메이크의 회전에 의한 풀업을 측정하도록 사용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 이러한 고유 게이징 특징부는 가요성 부재의 부분, 표면 또는 그외 다른 검출 가능한 특징부가 각각의 풀업에 의해 이동되거나 변위가 이루어지며 가소적인 변형 또는 경화가 발생한다는 사실로부터 기인한다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 가요성 부재 게이징 특징부는, 변형예로서, 풀업 후 가요성 부재의 적절한 편향 또는 이동을 검출하도록 센서 또는 그외 다른 게이징 공구와 사용될 수도 있다.

토크에 의한, 예를 들어, 가요성 부재 개념에 의한 도관 이음쇠 풀업 능력은 적절한 조립 및 조임을 보장한다. 예를 들어, 결합면이 서로 접촉할 때 감지되는 토크 증가는 조립자에게 풀업 완료를 알리는 촉각 피드백을 제공한다. 게이징 특징부는, 고유 구성이든지 아니든지 간에, 이음쇠가 적절하게 풀업되었는지를 알리는 시각적인 또는 그외 다른 감지 방식의 피드백을 제공하도록 사용될 수도 있다. 그리고, 품질 제어 기능으로서, 이음쇠가 풀업 되자마자 또는 풀업된 이후에, 검사자 또는 다른 사람이 이음쇠가 조여짐을 확인하기 위한 토크 렌치 또는 다른 공구를 사용할 수도 있다.

본 발명의 태양은 바람직한 실시예를 참조하여 전술한 바와 같다. 본 명세서를 읽고 이해함으로써 수정 및 변경이 가능할 것이다. 본 발명은 첨부된 특허청구의 범위 및 그 등가물의 범위 내에 속하는 모든 이러한 수정 및 변경을 포함하도록 의도된다.

10 : 도관 이음쇠 12 : 본체
14 : 너트 16 : 도관 파지 장치
18 : 제 1 페룰 20 : 제 2 페룰
22 : 구동면 24 : 피동면
26 : 연결부 28, 29 : 나사산

Claims (26)

1. 본체와, 너트 그리고 적어도 하나의 도관 파지 장치를 포함하는 도관 이음쇠로서, 상기 본체와 너트는 나사산이 형성되어, 도관에 조립될 때, 예정된 상대적인 축 방향 스트로크의 범위 내에서 도관 밀봉 및 파지를 실행하도록 상기 너트와 본체의 상대적인 축 방향 스트로크를 생성하기 위해 토크를 사용하여 상기 본체와 너트가 함께 조여질 수 있으며,
   상기 본체와 너트 중 적어도 하나는 일체형 부재를 포함하며, 상기 일체형 부재는 상기 본체와 너트가 함께 조여질 때 예정된 상대적인 축 방향 스트로크에서 상기 본체와 너트 중 다른 하나와 결합되는 경우에 하중을 받아 구부러지는 것인 도관 이음쇠.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 일체형 부재는 상기 너트와 본체의 추가의 상대적인 축 방향 스트로크에 저항하며, 상기 일체형 부재는, 상기 본체와 너트가 상기 예정된 축 방향 스트로크로 함께 조여진 후에 도관 이음쇠를 리메이크(remake)하기 위해 토크를 사용하여 상기 본체와 너트의 사이에서 추가의 상대적인 축 방향 스트로크에 의해 상기 본체와 너트가 추가로 조여지도록 하는 것인 도관 이음쇠.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 일체형 부재는 상기 본체 또는 너트의 일부로서 일체형으로 기계 가공되거나, 일체형 구조체를 형성하도록 상기 본체 또는 너트와 통합된 부재인 것인 도관 이음쇠.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 일체형 부재는 플랜지의 항복 강도를 결정하는 하나 이상의 선택 가능한 특성을 갖는 플랜지를 포함하는 것인 도관 이음쇠.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 일체형 부재는 두 개의 표면 사이의 공간 또는 간극과 인접하며, 상기 간극은 상기 일체형 부재의 편향도와 관련된 측정 가능한 특성을 갖는 것인 도관 이음쇠.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 측정 가능한 특성을 판별하는 센서를 포함하는 것인 도관 이음쇠.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 측정 가능한 특성은 상기 공간 또는 간극의 폭을 포함하는 것인 도관 이음쇠.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 측정 가능한 특성은 도관 이음쇠의 적절한 최초 풀업, 예정된 최대 상대적인 축 방향 스트로크, 1회 이상의 도관 이음쇠의 리메이크 시의 상대적인 축 방향 스트로크 변화 중 하나 이상을 나타내는 것인 도관 이음쇠.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 센서가 상기 너트 또는 본체에 부착되거나, 또는 상기 너트 또는 본체와 일체화되는 것인 도관 이음쇠.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 일체형 부재는, 상기 본체와 너트를 함께 추가로 조이는 데 필요한 토크가 증가하도록 상기 본체와 너트가 상기 예정된 상대적인 축 방향 변위로 함께 조여졌을 때에 하중을 받아 편향되는 것인 도관 이음쇠.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 일체형 부재는 축 방향 길이 또는 치수를 갖는 하중 지탱 표면을 포함하는 것인 도관 이음쇠.
12. 도관 이음쇠용 이음쇠 구성요소로서, 주요 본체가 토크에 의해 다른 이음쇠 구성요소에 조여지도록 하는 나사형 부분을 갖는 주요 본체를 포함하고, 상기 주요 본체는, 다른 이음쇠 구성요소에 대한 주요 본체의 상대적인 축 방향 변위를 나타내는 토크를 증가시키기 위해 다른 이음쇠 구성요소와 결합될 때 하중을 받아 편향되는 하중 지탱 부재를 포함하는 것인 도관 이음쇠.
13. 도관 이음쇠용 이음쇠 구성요소로서, 주요 본체가 다른 이음쇠 구성요소와 결합되도록 하는 나사형 부분을 갖는 주요 본체를 포함하고, 상기 주요 본체는 플랜지를 포함하고, 이 플랜지는 하중 지탱 표면을 포함하는 것인 도관 이음쇠용 이음쇠 구성요소.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 플랜지는 반경 방향으로 연장하는 제 1 및 제 2 벽을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 벽 중 적어도 하나는 축 방향 치수를 포함하도록 테이퍼지는 것인 도관 이음쇠용 이음쇠 구성요소.
15. 제 13 항에 있어서, 상기 하중 지탱 표면은 절두 원추형인 것인 도관 이음쇠용 이음쇠 구성요소.
16. 나사식으로 결합되는 본체와 너트, 그리고 적어도 하나의 페룰을 포함하는 유형의 도관 이음쇠를 풀업(pull-up)하는 도관 이음쇠의 풀업 방법으로서,
    예정된 상대적인 축 방향 스트로크로 상기 본체와 너트를 함께 조이기 위해 토크를 사용하여 도관 이음쇠를 풀업하는 단계,
    후속하는 상기 도관 이음쇠의 리메이크 동안에 추가의 상대적인 축 방향 스트로크를 허용하면서 상기 예정된 상대적인 축 방향 스트로크를 초과하는 추가의 상대적인 축 방향 스트로크에 대한 저항을 제공하는 단계, 및
    상기 본체와 너트 중 적어도 하나의 일체형 부분의 편향을 사용하여 추가의 상대적인 축 방향 스트로크에 대한 저항을 생성하는 단계
    를 포함하는 도관 이음쇠의 풀업 방법.
17. 도관 이음쇠로서, 제 1 이음쇠 구성요소, 제 2 이음쇠 구성요소, 및 적어도 하나의 도관 파지 장치를 포함하며,
    상기 제 1 및 제 2 이음쇠 구성요소는 나사산이 형성되어, 도관에 조립될 때, 상기 제 1 및 제 2 이음쇠 구성요소가 너트와 본체의 상대적인 축 방향 스트로크를 생성하도록 토크를 사용하여 함께 조여질 수 있으며,
    상기 제 1 및 제 2 이음쇠 구성요소 중 적어도 하나는, 상기 제 1 및 제 2 이음쇠 구성요소가 함께 조여질 때 예정된 상대적인 축 방향 스트로크에서 상기 제 1 및 제 2 이음쇠 구성요소 중 다른 하나와 결합되는 경우에 하중을 받아 편향되는 부재를 포함하는 것인 도관 이음쇠.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 부재는 가요성 플랜지를 포함하는 것인 도관 이음쇠.
19. 제 17 항에 있어서, 상기 부재는 상기 제 1 및 제 2 이음쇠 구성요소의 추가의 상대적인 축 방향 스트로크에 저항하며, 상기 부재는, 상기 제 1 및 제 2 이음쇠 구성요소가 상기 예정된 축 방향 스트로크로 함께 조여진 후에 도관 이음쇠를 리메이크하기 위해 토크를 사용하여 상기 제 1 이음쇠 구성요소와 제 2 이음쇠 구성요소의 사이의 추가의 상대적인 축 방향 스트로크에 의해 상기 제 1 및 제 2 이음쇠 구성요소가 추가로 조여지도록 하는 것인 도관 이음쇠.
20. 제 17 항에 있어서, 상기 부재는 상기 제 1 및 제 2 이음쇠 구성요소의 일부로서 일체형으로 기계 가공되거나, 일체형 구조체를 형성하도록 상기 제 1 및 제 2 이음쇠 구성요소와 통합된 부재인 것인 도관 이음쇠.
21. 도관 이음쇠로서, 제 1 이음쇠 구성요소, 제 2 이음쇠 구성요소, 및 적어도 하나의 도관 파지 장치를 포함하며,
    상기 제 1 및 제 2 이음쇠 구성요소는 나사산이 형성되어, 도관에 조립될 때, 상기 제 1 및 제 2 이음쇠 구성요소가 너트와 본체의 상대적인 축 방향 스트로크를 생성하도록 토크를 사용하여 함께 조여질 수 있으며,
    상기 제 1 및 제 2 이음쇠 구성요소 중 적어도 하나는, 상기 제 1 및 제 2 이음쇠 구성요소가 함께 조여질 때, 예정된 상대적인 축 방향 스트로크에서 상기 제 1 및 제 2 이음쇠 구성요소 중 다른 하나와 결합되는 경우에 하중을 받아 이동하는 구조체를 포함하고,
    상기 구조체는 도관 이음쇠의 각각의 풀업에 있어서 가소성 변형 및 추가의 이동을 경험하며, 상기 구조체는 각각의 풀업에 있어서 이동되어 이음쇠가 풀업되었는지에 대한 계측(gauging)을 허용하는 검출 가능한 특성을 제공하는 것인 도관 이음쇠.
22. 제 21 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 이음쇠 구성요소는 기준 위치를 지나는 회전 및 부분 회전을 카운팅함으로써 풀업 위치로 함께 조여지는 것인 도관 이음쇠.
23. 제 22 항에 있어서, 상기 기준 위치는 핑거 타이트(finger tight: 손가락으로 단단히 조임) 위치인 것인 도관 이음쇠.
24. 제 21 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 이음쇠 구성요소는 회전 또는 부분 회전을 카운팅하지 않고 토크를 인가함으로써 풀업 위치로 함께 조여지는 것인 도관 이음쇠.
25. 제 13 항에 있어서, 상기 플랜지는 환형인 것인 도관 이음쇠용 이음쇠 구성요소.
26. 제 12 항에 있어서, 상기 하중 지탱 부재는 상기 주요 본체와 일체형인 것인 도관 이음쇠용 이음쇠 구성요소.

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