KR20140022771A - 고정 인서트를 갖는 밀봉 개스킷을 갖는 조립체 - Google Patents

Abstract

이 조립체는 헤드(30) 및 풋을 포함하는 고정 인서트가 제공되는 밀봉 개스킷을 스피것 및 소켓 사이에 포함한다.
상기 헤드(30)는 상기 소켓에 포함되는 앵커링 홈(82)의 하부면(92)을 누르도록 설계되는 방사형 돌출부(40) 및 상기 앵커링 홈(82)의 경사면(91)을 누르도록 설계되는 제1 경사 돌출부(50)를 포함한다.
상기 헤드(30)는 또한 상기 제1 경사 돌출부(50)로부터 오프셋되고 상기 앵커링 홈(82)의 환형 전면(90)을 누르도록 설계되는 전면 돌출부(52)을 포함한다.
본 발명은 주철관(cast-iron pipes)의 연결에 응용된다.

Description

고정 인서트를 갖는 밀봉 개스킷을 갖는 조립체{ASSEMBLY WITH SEALING GASKETS HAVING LOCKING INSERTS}

본 발명은 밀봉되고 고정된(locked) 조립체에 관한 것으로, 상기 조립체는 제1 파이프 요소의 스피것(spigot), 제2 파이프 요소의 소켓, 및 상기 스피것 및 상기 소켓 사이의 상기 밀봉되고 고정된 조립체를 위한 복합 밀봉 개스킷을 포함하는 타입이며, 상기 밀봉 개스킷은 한쪽에 몸체 및 앵커링 힐(anchoring heel)을 가지고 다른 한 쪽에는 상기 앵커링 힐에 적어도 부분적으로 내장되는 적어도 하나의 고정 인서트를 가지며 중앙 축(X-X)을 따라서 확장되는 탄성 소재로 만들어지는 링을 포함하고,

상기 소켓은 환형 앵커링 홈을 포함하고, 상기 앵커링 홈은 하부면 및 환형 전면 사이에서 축 방향 및 반경 방향으로 배치되는 경사면에 의해 정의되고,

상기 고정 인서트는

- 상기 소켓의 상기 앵커링 홈으로 삽입되는데 적합한 헤드(head) 및 풋(foot)을 포함하고,

상기 헤드는 상기 앵커링 홈의 상기 경사면을 누르는데 적합한, 상기 소켓의 상기 앵커링 홈의 상기 하부면 및 제1 경사 돌출부를 누르도록 설계되는 방사형 돌출부를 포함한다.

특히 그것은 두 개의 주철관(cast-iron pipes)을 위한 밀봉되고 고정된 조립체들에 적용된다.

문서 EP-A-526 373은 앵커링 힐에 내장되는 강성 소재로 만들어지는 다수의 고정 인서트뿐만 아니라 탄성 소재로 만들어지는 앵커링 힐을 포함하는 밀봉체를 포함하는 밀봉 개스킷을 기술한다. 각각의 인서트는 스피것 및 소켓을 통해 순환되는 유체의 압력에 의해 생성되는 축 방향 힘들의 작용 하에서 소켓으로부터 스피것을 분리시킬 수 있는 축 방향 움직임들을 방지하기 위하여 스피것의 외부면에 체결될 수 있는 캐칭 톱니(catching teeth)뿐만 아니라, 소켓 내에 형성되는 앵커링 홈의 하부 상에서 지지되도록 설계되는 앵커링 헤드를 갖는다.

각각의 고정 인서트의 경사면은 스피것의 외경 및 소켓의 내경 사이의 운동(play)에 의존한다. 스피것 상에 인서트를 부가하는 것은 중앙 방향 상의 경사각이 조립된 단부 사이에 나타나는 운동의 함수로서 변화하는 반작용력(reaction force)을 유발한다.

반경 방향에 대하여 측정된 이 반작용 각도가 높을수록, 고정은 조립체를 통해 순환하는 유체의 내부 압력을 보다 잘 견딘다. 반대로, 반작용 각도가 낮을 때에는 스피것의 외부면에 인서트들을 부가하는 것이 낫다. 실제로, 각도가 너무 크면, 인서트들의 톱니는 가압 중 스피것을 캐치하지 못할 위험이 있고, 그것에 슬라이딩함으로써 결함 있는 고정을 유발한다.

압력에 대한 낮은 저항성의 위험은 반작용 각도가 본래 작은 최대 운동에 대하여 치명적인 반면, 인서트들의 부실한 캐칭의 위험은 반작용 각도가 본래 높은 최소 운동에 대하여 치명적이다.

결국 스피것 및 소켓에 대한 고정 인서트의 위치는 앵커링 홈 및 스피것 사이의 제작 오차에 의해 허용되는 임의의 운동에 의해 정의되어야 한다. 하지만, 알려진 고정 정션(junction)은 소켓의 앵커링 홈 및 인서트들에 대한 제작 오차를 제한한다. 실제로, 나타나는 운동에 의존하여, 고정 인서트는 그것이 앵커링 홈의 하부면 상에서 또는 전면 및 하부면을 연결하는 경사면 상에서 평평하게 누르는 구성을 가정할 수 있다. 이 면들이 돌출부들을 포함하는 경우, 소켓에 대한 인서트의 배향은 분열되며, 정션의 부실한 고정으로 이어진다. 그러나 돌출부를 제거하는 것은 많은 비용이 든다.

따라서 본 발명의 일 목적은 넓은 운동 범위에 걸쳐 좋은 캐칭(catching)을 허용하면서 낮은 제작 비용을 갖는 고정 인서트 및 대응 정션을 설계하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 스피것 상의 인서트의 캐칭 신뢰성 및 고정의 압력 저항성 간 절충(compromise)을 최적화하는 것이다.

그러한 목적을 위하여, 본 발명은 전술한 조립체에 관한 것으로, 상기 헤드는 제1 경사 돌출부로부터 반경 방향으로 오프셋(offset)되고 상기 앵커링 홈의 환형 전면을 누르도록 설계되는 적어도 하나의 전면 돌출부를 포함하고, 상기 환형 전면 및 상기 경사면은 그들 사이에 180°보다 작은 각을 형성한다.

특정 실시예들에 따르면, 상기 조립체는 다음 중 하나 이상의 특징을 포함한다:

- 상기 헤드는 상기 제1 경사 돌출부 및 상기 전면 돌출부로부터, 특히 반경 방향으로 오프셋되고 상기 앵커링 홈의 상기 경사면을 누르도록 설계되는 적어도 하나의 제2 경사 돌출부를 포함함;

- 상기 제1 및 제2 경사 돌출부는, 측면도에서, 오목한(concave) 또는 직선(rectilinear) 형상에 의해 연결됨;

- 상기 전면 돌출부 및 상기 전면 돌출부에 인접하는 상기 경사 돌출부는, 측면도에서, 오목한 또는 직선 형상에 의해 연결됨;

- 측면도에서, 상기 인서트의 풋(foot)은 상기 스피것의 외부면 상에서 캐치하도록 적응되는 적어도 하나의 캐칭 톱니를 포함함;

- 상기 전면 돌출부 및 가장 가까운 캐칭 톱니는, 측면도에서, 오목한 또는 직선 형상에 의해 만들어짐;

- 측면도에서, 상기 헤드는 캐칭 노즈(catching nose)를 포함하고, 제1 직선 라인은 상기 방사형 돌출부로부터 상기 캐칭 노즈를 향해 확장되고 제2 직선 라인은 상기 전면 돌출부과 상기 제1 경사 돌출부를 연결하며, 상기 두 직선 라인들 간의 각은 60°에서 120°사이에 포함되고 바람직하게는 90°보다 작음;

- 상기 헤드는 반경 방향의 외부 헤드이고, 상기 앵커링 힐에 적어도 부분적으로 내장되고 상기 소켓의 상기 앵커링 홈에서 누르도록 설계되며, 상기 풋은 반경 방향의 내부 풋이고, 상기 스피것을 누르도록 설계됨;

- 상기 환형 앵커링 홈을 정의하는 상기 하부면은 원통형 면이고, 특히 중앙 축(X-X)에 대하여 동축 방향으로 확장되며, 상기 환형 전면은 상기 소켓의 인렛 플랜지(inlet flange)에 의해 형성되고, 상기 환형 전면은 상기 중앙 축(X-X)에 대하여 적어도 80°의 각에 걸쳐 확장됨; 및

- 상기 경사면은 상기 중앙 축(X-X)에 대하여 30°에서 60°사이에 포함되는 경사를 가짐;

- 경선(meridian) 단면도 및 허용 범위 내에 포함되는 상기 스피것의 외부면 및 상기 소켓의 하부면의 임의의 지름에 대하여, 상기 고정 인서트가 상기 소켓의 상기 앵커링 홈의 최대 3개 또는 2개 위치 상에서 동시에 지지되도록 모든 돌출부들이 배치됨.

첨부되는 도면들을 참조하여 이루어지며 오직 예시로서 제공되는 이어지는 기술을 읽음으로써 본 발명이 보다 잘 이해될 것이다.
- 도 1 내지 3은 본 발명에 따른 고정된 조립체의 제조 전, 중, 후의 두 파이프의 조립체 및 그들 사이에 삽입되는 합성 밀봉 개스킷의 경선 반단면도(meridian cross-sectional half-views)이다.
- 도 4 및 5는 서로 다른 조립 단계들 중의 본 발명에 따른 조립체의 일부에 대한 확대된 경선 단면도로서, 소켓 및 스피것은 그들 사이에 최소의 운동을 정의한다.
- 도 6 및 7은 서로 다른 조립 단계들 중의 본 발명에 따른 조립체의 일부에 대한 확대된 경선 단면도로서, 소켓 및 스피것은 그들 사이에 최대의 운동을 정의한다.
- 도 8은 도 1 내지 7의 조립체의 고정 인서트의 경선도이다.
- 도 9 및 10은 본 발명의 일 대안에 따른 고정된 조립체의 제조 이후의 두 파이프의 조립체 및 그들 사이에 삽입되는 합성 밀봉 개스킷의 경선 반단면도이다.
- 도 11은 도 9 및 10에 나타나는 본 발명의 대안에 따른 고정 인서트의 경선도이다.

도 1 내지 3은 일반 참조번호 2에 의해 표기되는, 본 발명에 따른 밀봉되고 고정된 조립체를 나타낸다.

밀봉된 조립체(2)는 제1 파이프(6)에 고정되는 수 단부(male end) 내지 스피것(4), 제2 파이프(10)에 고정되는 암 단부(female end) 내지 소켓(8), 및 밀봉 개스킷(12)을 포함한다.

조립체(2)는 중앙 축(X-X)을 따라 확장된다. 이하에서는 "반경 방향으로(radially)", "축 방향으로(axially)", "원주 방향으로(circumferentially)" 및 "경도(meridian)"의 표현이 그 축에 대하여 사용될 것이다.

밀봉 개스킷(12)은, 경도 단면에서, 예컨대 탄성중합체로 이루어지는 유연한 또는 탄력있는 소재로 만들어지는 탄성 링(14)을 포함하는데, 탄성 링(14)은 중앙 축(X-X)을 따라 확장되며, 다수의 고정 인서트들(20)이 내장된다.

탄성 링(14)은 소켓의 인렛(inlet) 표면 상의, 반경 방향으로 안쪽으로 돌출되는 원형 밀봉 테두리(26) 및 반경 방향으로 바깥쪽으로 돌출되는 앵커링 힐(heel)(18) 뿐만 아니라 소켓의 하부를 향한 환형 고형 몸체(solid body)(16)를 포함한다.

몸체(16) 및 힐(18)은 주변의 숄더(shoulder)(22)에 의해 분리된다.

테두리(26)는 몸체(16)의 최소 내경에 가깝게 축(X-X)을 향해 실질적으로 반경 방향으로 확장된다. 인서트들(20)은 링(14)의 전체 둘레에 걸쳐 규칙적으로 분산된다. 각각의 고정 인서트(20)는 예컨대 경질의 금속 합금 또는 세라믹과 같은 매우 경질인 소재로 만들어진다.

각각의 인서트(20)는, 경선도에서, 반경 방향의 외부 헤드(30) 및 반경 방향의 내부 풋(32)을 포함한다. 헤드(30)는 축(X-X)에 대하여 실질적으로 반경 방향으로 확장되는 반면, 풋(32)은 그 축에 대하여 경사져서 그것은 스피것(4)의 삽입 방향(I)에서 축(X-X)을 향해 소켓(8)으로 수렴된다. 그에 따라 인서트(20)는 굴곡된 형상(curved profile)을 갖는다.

각각의 인서트(20)는 개스킷(12)의 앵커링 힐(18)에 부분적으로 내장되고 힐(18)의 탄성 소재에 의해 부분적으로 덮힌다. 그러나, 힐(18)은 인서트들(20)에 존재하는 리세스들(36)을 포함한다. 리세스들(36)은 반경 방향으로 바깥쪽으로 개방되어, 헤드(30)의 반경방향 외부 단부는 실제로 탄성으로부터 자유롭다. 리세스들(36)은 또한 삽입 방향(I)에서 축 방향으로 개방된다.

유사하게, 밀봉 개스킷(12)은 리세스들(38)을 포함하고, 반경 방향으로 안쪽으로 개방되며, 인서트들(20)의 위치에 위치하므로 풋(32)의 반경 방향 내부 단부는 탄성 소재로부터 자유롭다.

도 6에 보다 자세히 나타나는 바와 같이, 헤드(30)는, 그것의 반경 방향 외부 단부에서, 방사형 돌출부(40)을 형성하는 형상을 포함한다. 헤드(30)는 또한 방향(I)에서 축 방향으로 배향되는 날카로운 모서리를 갖는 리테이닝 노즈(retaining nose)(48)를 포함한다. 리세스(36)로 인해 노즈(48)는 실제로 탄성 소재로부터 자유롭다.

헤드(30)는 또한 중앙 축(X-X)에 대하여 비스듬하게 확장되는 경사 돌출부(50)를 포함한다.

가까이 있는 경우, 두 돌출부(40, 50)은 경선도에서 고정 인서트의 원호(arc-of-circle) 모양의 형상에 의해 형성된다.

헤드(30)는 또한 축(X-X)을 향하는 경사 돌출부(50)로부터 반경 방향으로 오프셋되는 전면 돌출부(52)을 포함한다.

실질적으로 평탄한 표면(S1)은 방사형 돌출부(40) 및 리테이닝 노즈(48) 사이에서 확장되고, 실질적으로 평탄한 표면(S2)은 두 경사 돌출부(50) 및 전면 돌출부(52) 사이에서 확장된다. 이 표면들(S1, S2)은 그들 사이에서 90°보다 작은 각 α를 형성한다.

또한, 풋(32)은, 그것의 반경 방향 내부 단부에서, 축 방향으로 오프셋되고 스피것(4)의 외부면(70) 상에서 캐치하도록 설계되는(아래 참조) 세 개의 캐칭 톱니(56, 58, 60)를 포함하며, 개스킷이 아이들(idle)일 때, 탄성 링(14)의 바깥으로 확장된다. 경선도에서, 톱니(56, 58, 60)는 볼록한 곡선에 걸쳐 확장된다. 또한, 풋(32)은, 헤드(30)의 반대쪽의 축 방향면 상에서, 몸체(16)에 내장되는 캐칭 스탑(catching stop)(62)을 포함한다. 캐칭 스탑(62)은, 경선도에서, 캐칭 톱니(56, 58, 60)의 형상에 대하여 둥근 모양의 형상을 갖는다.

탄성중합체 내의 인열(tear)을 유발할 수 있는 응력 집중을 방지하기 위하여, 스피것(4)의 피팅(fitting)동안 탄성중합체의 "흐름"을 촉진하기 위하여, 스피것(20)을 열화시키지 않기 위하여 스피것(20) 내의 인서트(20)의 침투를 제한하는 기능을 갖는 스탑(62)은 바람직하게는 둥근 또는 굴곡진 모양을 갖는다.

다시 도 1을 참조하면, 스피것(4)은 인렛 베벨(inlet bevel)(72)이 제공되는 지름 d를 갖는 원통형 외부면(70)을 포함하는 것이 나타나 있다. 실제 지름 d가 최대 외경 d _max 및 최소 외경 d _min 사이가 되도록 하는 지름 오차로 스피것(4)이 제조된다. 지름 d _max 및 d _min 은 도 1에서 혼합된 선으로 표시된다.

계속해서 스피것(8)은, 하부를 향한 피팅의 인렛으로부터 축 방향으로, 인렛 플랜지(80), 개스킷의 앵커링 힐(18)의 하우징으로 기능하는 환형 앵커링 홈(82), 계단식 부분(stepped part)(84), 내부 비드(86), 및 스피것(4)의 단부를 자유롭게 수용하도록 설계되는 수용 캐비티(88)를 포함한다.

인렛 플랜지(80)는 인렛 표면(81)을 정의하며, 이는 지름 DISE를 갖는 원통형 표면이다(도 4 참조).

환형 앵커링 홈(82)은 인렛 플랜지(80)의 환형 전면(90), 경사면(91), 축(X-X)를 갖는 원형 단면을 갖는 원통형 하부면(92), 및 계단식 부분(84)의 전면(94)에 의해 범위가 정해진다.

일반적으로, 전면(90)은 중앙 축(X-X)에 대하여 적어도 80°의 각에 걸쳐 확장되고 방향(I)으로 배향되는 축 방향 요소를 갖는다. 바람직하게는, 전면(90)은 축(X-X)와 적어도 85°의 각을 형성한다. 전면(90)은 인렛 표면(81)으로부터 경사면(91)으로 확장된다.

경사면(91)은 중앙 축(X-X)에 대하여 30°에서 60°사이에 포함되는 각에 걸쳐 확장되고 방향(I)으로 배향되는 축 방향 요소를 갖는다. 따라서 경사면(91)은 하부면(92) 및 전면(90) 사이에서 반경 방향 및 축 방향으로 배치된다.

또한, 환형 전면(90)은 경사면(91)에 직접 연결되고, 이는 이어서 하부면(92)에 직접 연결된다. 경선도에서, 환형 전면(90)은 연결 지점(PR)에서 경사면(91)에 연결된다. 이 연결 지점(PR)은 인렛 표면(81)로부터 거리 DPRSE 만큼 떨어져 있으며, 그 거리는 인렛 표면의 지름 DISE 및 하부면(92)의 지름 D 간의 차이의 10%에서 90% 사이에 포함된다. 바람직하게는, 거리 DPRSE는 상기 차이의 40%에서 60% 사이 또는 상기 차이의 45% 및 55% 사이에 포함된다.

전면(90) 및 경사면(91)에 의해 포함되는 각 γ는 180°보다 작으며, 특히 110° 및 160° 사이에 포함된다.

인정되는 허용 범위 내에 포함되는 표면들(70 및 92) 간의 임의의 운동에 대하여, 인서트(20)는 하부면(92) 및 경사면(91) 양쪽을 누르며 및/또는, 파이프들이 그들이 운반하는 유체의 내부 압력을 겪을 때 전면(90)을 누른다.

보다 상세하게는, 주어진 위치에 대하여, 표면들(70 및 92) 간의 운동이 최소 운동 J1(도 4 및 5) 및 중간 운동에 의해 범위가 정해지는 제1 운동 범위 내일 때, 압력이 설정되면 고정 인서트(20)는 하부 면(92) 및 경사면(91)을 누르지만 전면(90)을 누르지는 않는다.

표면들(70 및 92) 간의 운동이 최대 운동 J2(도 6 및 7) 및 중간 운동에 의해 범위가 정해지는 제2 운동 범위 내일 때, 압력이 설정되면 고정 인서트(20)는 하부면(92) 및 전면(90)을 누르지만 경사면(91)을 누르지는 않는다. 이 경우, 압력이 설정되고 상기 마지막 베어링 구성에 도달하기 전에, 인서트(20)는 먼저 그것이 하부면(92) 및 경사면(91)을 누르는 구성을 거치고 그 후 그것이 하부면(92), 경사면(91) 및 전면(90)을 동시에 누르는 중간 구성을 거친다는 점이 주지되어야 한다.

전면(94)은 방향(I)에 대하여 인렛 플랜지(80)를 향해 배향된다.

도 3에 나타난 바와 같이, 하부면(92)은 또한 그것의 실제 지름 D가 최대 지름 d _max 및 최소 지름 d _min 사이에서 변화하는 제조 오차를 갖는다.

표면(70)의 최대 지름 d _max은 표면(81)의 지름 DISE보다 작다는 점이 주지되어야 한다.

본 발명에 따른 조립체는 다음과 같이 조립된다.

먼저 밀봉 개스킷(21)이 소켓(8)으로 삽입되고, 계단식 부분(84) 및 앵커링 힐(18)을 누르는 몸체(16)는 환형 앵커링 홈(82) 내에 배치되어, 개스킷(21)의 축이 소켓의 축과 결합된다.

그 다음 스피것(4)은 소켓과 함께 정렬되고, 약간의 압력으로 외부면(70)을 누르는 테두리(26)를 먼저 감싸는(folding) 동안 방향(I)으로 개스킷(12)을 통해 삽입된다. 스피것(4)이 인서트들(20)의 스레쉬홀드를 건널 때, 몸체(16)에 대한 규칙적인 이동(regular travel)을 통해 인서트들은 경사지게 된다. 스피것(4)의 삽입은 그것의 베벨(72)이 캐비티(88)의 하부 근처에 도달할 때까지 계속된다.

그 다음 스피것(4)은 인서트들(20)을 스쳐 지나기(brush back up) 위하여 축 방향으로 거꾸로 이동된다. 인서트들(20)은 이전의 이동과 반대의 이동을 통해 그리고 작은 크기를 가지고 축(X-X)에 대하여 그것들의 경사를 수정한다. 이렇게 스쳐 지나가는 동안, 톱니(56, 58, 60) 중 적어도 하나가 스피것(4)의 외부면(70) 상에서 캐치하며 그에 따라 스피것(4)의 축 방향 철수 운동의 지속에 대한 상당한 저항을 제공한다. 이렇게 하여 조립체는 고정된다.

이어서, 도 4 내지 7을 참고하여, 본 발명에 따른 밀봉 개스킷의 동작이 가압된 유체의 작용 하에서 지름 d 및 D의 지름 오차의 함수로서 기술될 것이다. 이 도면들에서, 링(14)은 도면의 보다 나은 명확성을 위해 생략되었다.

파이프들(6 및 10)의 조립 중의 인서트들(20)의 전술한 각 이동(angular travel) 이후, 각각의 인서트(20)는 지름 d 및 D 사이에 존재하는 운동의 함수로 변화하는 경사 위치를 갖는다.

도 4는 파이프들 간의 운동이 최소 운동 J1인 경우 가압 중 스피것(4) 상에서 캐칭 중에 인서트(20)의 위치를 나타낸다. 그것을 위하여, 소켓(8)은 앵커링 홈(82)을 포함하고 앵커링 홈(82)의 지름 D는 최소 지름 D _min에 대응하는 반면, 스피것(4)은 표면(70)을 가지고 표면(70)의 외경은 최대 지름 d _max에 대응한다. 그에 따라 두 지름 D _min 및 d _max는 두 표면들(92 및 70) 간의 최소 운동 J1을 정의한다.

스피것(4) 상에서의 캐칭 중에, 인서트(20)는 그것의 방사형 돌출부(40)과 함께 하부면(92)을 누르고 다른 한편으로는 그것의 경사 돌출부(50)과 함께 경사면(91)을 누르는 등 두 곳에서 홈(82)을 누르는 것을 알 수 있다. 또한, 피팅 인렛에 가장 가까운 캐칭 톱니(56)만이 스피것의 외부면(70)을 누른다.

인서트(20)는 다음과 같이 정의되는 반작용 각도(reaction angle)에 의해 경사진다. 경선도에서, 홈(82)에 대하여 인서트(20)를 누르기 위한 각 돌출부들(40, 50)에 존재하는 표면들(92, 91)에 대하여 수직으로 확장되는 두 라인들(L1, L2)은 지점(P)에서 교차한다. 표면(70 상의 톱니(56)의 압박 지점은, 지점(P)과 함께, 인서트의 반작용력을 지지하는 세 번째 라인(L3)을 정의한다. 상기 라인(L3) 및 축(X-X)에 수직인 평면 사이에서 측정되는 각 β1은 캐칭 "반작용 각도"로 불린다.

이 반작용 각도가 낮을 때 인서트(20)의 캐칭이 보다 우수하다. 방사형 돌출부(40) 및 경사면(91)의 존재로 인해, 지점(P)은 톱니(56)에 축 방향으로 상대적으로 가까운 위치에 자리하며, 그에 따라 각 β1은 주어진 운동 J1에 대하여 작게 되며, 이는 표면(70) 상에서 고정 인서트(20)의 캐칭을 촉진한다.

도 5는 압력이 설정될 때 도 4의 조립체의 일부를 나타낸다.

인서트(20)의 캐칭 이후, 인서트(20)는 도 4에 대하여 시계 방향 위치로 기울어지며, 세 개의 캐칭 톱니(56, 58, 60)은 이제 스피것(4)의 소재로 침투함을 알 수 있다.

이전과 같이, 고정 인서트(20)는, 그것의 방사형 돌출부(40)에 의해 하부면(92)을 누르며, 그것의 돌출부(50)에 의해 경사면(91)을 누른다.

지점(P)은 다시 한 번 돌출부들(40, 50)에 존재하는 표면들(92, 91)에 대한 법선들의 라인들(L1, L2)의 교차 지점이 된다. 반대로, 조립체는 라인(L3)을 정의하는데, 라인(L3)은 캐칭 톱니(56 및 60) 사이에서 실질적으로 축 방향으로 중간에 존재하는 지점(M) 및 지점 (P) 사이에서 확장된다.

축(X-X)에 수직인 평면과 함께, 라인(L3)은 주어진 운동 J1에 대하여 상대적으로 큰 설정된 압력 하에서 반작용 각도 β1을 정의하며, 이는 고정 조립체의 훌륭한 압력 저항성으로 이어진다.

최소 운동 J1의 경우, 스피것(4)이 소켓(8)으로 교차하는 동안 그리고 압력이 설정된 동안 및 그 이후 전면 돌출부(52)은 전면(90)과 접촉하지 않는다.

제1 운동 범위에 포함되는 임의의 운동에 대하여 도 4 및 5에 대한 설명들은 유효하다.

도 6은 도 4와 유사한 조립체를 나타내며, 다음과 같은 차이점들을 갖는다.

표면(92)은 지름 D _max를 갖는 반면, 표면(70)은 지름 d _min을 가지므로 이 두 표면들은 그들 사이에 운동 J1보다 큰 운동 J2를 정의한다. 이 운동 J2는 스피것(4) 및 소켓(8)의 제조 오차에 대하여 최대로 허용 가능하다.

스피것(4) 상에서의 캐칭 중에, 가압 중에, 인서트(20)는 그것의 방사형 돌출부(40)과 함께 하부면(92)을 누르고 다른 한편으로는 그것의 경사 돌출부(50)과 함께 경사면(91)을 누르는 등 두 곳에서 홈(82)을 누르는 것을 알 수 있다. 전면 돌출부(52)은 전면(90)과 접촉하지 않는다. 또한, 피팅 인렛으로부터 가장 멀리 있는 캐칭 톱니(60)만이 스피것의 외부면(70)을 누른다.

획득된 캐칭 반작용 각도(β3)는 도 5의 조립체의 그것과 실질적으로 동일한 지점(P)을 통과하는 라인 및 반경 방향 사이에서 그리고 표면(70) 및 톱니(60) 사이의 접촉 지접에 의해 측정된다. 이 각도(β3)는 작고 따라서 인서트(20)의 우수한 캐칭에 적합하다.

도 7은 압력이 설정될 때, 그에 따라 인서트의 캐칭 이후 및 도면에서 그것의 시계 방향으로 기울어진 이후의 도 6의 조립체를 나타낸다.

그 기울어짐이 종료된 때, 인서트(20)는 오직 그것의 방사형 돌출부(40)과 함께 하부면(92)을 누르며 오직 그것의 전면 돌출부(52)과 함께 전면(90)을 누르는 반면, 다른 돌출부(50)은 표면(91)과 접촉하지 않는다. 또한 피팅 인렛에서 가장 멀리 있는 톱니(60) 및 중간 톱니(58)만이 스피것(4)의 표면(70)에서 캐칭한다.

최대 운동 J2와 함께, 전면 돌출부(52)에서의 접촉은 반작용 각도를 증가시키며 가압 중 시계 방향으로의 인서트의 기울어짐으로부터 기인하는 반작용 각도를 오프셋시킨다. 따라서 축(X-X) 근처에 위치하는 지점(P)를 생성하는 이 돌출부(52)으로 인해, 이는 고정 조립체의 우수한 압력 저항성을 보장하는데 충분히 큰최종적으로 설립되는 압력 반작용 각도(β4)를 획득하는 것을 가능하게 한다.

제2 운동 범위에 포함되는 임의의 운동에 대하여 도 6 및 7을 참조한 설명들은 유효하다.

표면들(70 및 92) 사이의 허용 가능한 모든 운동들에 대하여, 주기적이고 비선형적인 접촉에 따라 인서트(20)는, 경선도에서, 각 접촉 위치의 전면 및/또는 하부면(92), 경사면(91)을 누른다. 따라서, 인서트 및 표면들(90, 91, 92)의 제조 오차는 중요할 수 있다.

도 8은 인서트(20)를 보다 큰 스케일로 나타낸다.

이어지는 설명들은 고정 인서트(20)의 경선도, 따라서 측면도를 참조한다.

고정 인서트(20)는 돌출부들(40 및 50)을 형성하는 원호 모양의 둥근 형상(100)을 포함한다. 이 둥근 형상은 90°보다 큰 각도 범위에 걸쳐 확장된다.

직선 형상(102)은 둥근 형상(100) 및 캐칭 노즈(48) 사이에서 확장된다. 이 형상(102)은 형상(100)에 접선으로 연결되며 표면(S1)을 형성한다.

둥근 형상(100), 또는 경사 돌출부(50), 및 전면 돌출부(52) 사이에는 다른 직선 형상(104)이 확장된다. 이 형상(104)은 형상(100)에 접선으로 연결되며 표면(S2)을 형성한다.

전면 돌출부(52)은 둥근 형상에 의해 형성되며, 바람직하게는 원호 모양으로 형성되고, 90°보다 큰 각도 범위에 걸쳐 확장된다.

전면 돌출부(52) 및 캐칭 톱니(56)는 오목한 형상(106)에 의해 연결된다. 이 오목한 형상(106)은 톱니(56)에 대한 통로가 되며 전면 돌출부(52)로부터 확장되는 부분 직선 형상(108)을 포함한다.

도 9 내지 11은 본 발명의 일 대안을 나타내며, 이는 위 실시예들과 오직 다음과 같이 차이가 있다. 유사한 요소들은 동일한 참조번호로 나타낸다.

도 9는 평균 운동을 갖는 조립체를 나타낸다.

도 10은 최대 운동 J2를 갖는 조립체를 나타낸다.

고정 인서트(20)는 제1 경사 돌출부(50)로부터 반경 방향으로 오프셋된 제2 경사 돌출부(54)를 포함한다. 이 경사 돌출부(54)은 앵커링 홈의 경사면(91)을 누르도록 설계된다.

경선도에서, 따라서 측면도에서, 직선 형상(104)은 전면 돌출부(52) 및 제2 경사 돌출부(54) 사이에서 확장되는 반면, 제2 경사 돌출부(54) 및 제1 경사 돌출부(50)은 오목한 형상(110)에 의해 분리된다. 두 경사 돌출부들(50, 54)을 연결하는 직선은, 직선 형상과 함께, 전면(90) 및 경사면(91) 사이의 각도 γ와는 다르며 바람직하게는 그 각도보다 작은 각도 δ를 형성한다. 따라서, 고정 인서트(20) 및 표면들(90, 91) 사이의 접촉 위치들의 수 및 공간은 작다.

각도 δ는 180°보다 작다.

또한, 오목한 형상(110)은 고정 인서트(20) 및 경사면(91) 사이의 접촉 위치들을 최소화하는 것을 돕는다.

도시되지 않은 대안에서, 두 경사 돌출부(50, 54)은 직선 형상에 의해 분리된다.

또한 도시되지 않은 대안에서, 전면 돌출부(52) 및 전면 돌출부에 인접한 경사 돌출부(도 11의 돌출부(54))은 오목한 형상에 의해 연결된다.

인서트들(20) 및 표면들(90, 91)의 기하학적 특성들로 인하여, 표면들(70 및 92) 사이에 존재하는 실제 운동과 무관하게, 밀봉 개스킷은 스피것 상의 인서트들의 캐칭 및 압력 저항성 사이에서 우수한 절충을 가진다.

또한, 반작용 각도를 증가시키는 방향으로 기울임에 의해 인서트들의 열악한 배치를 유발할 수 있는(그리고 그에 따라서 최소 운동과 함께 인서트들(20)의 보다 우수한 캐칭을 해칠 수 있는) 탄성중합체 내의 집중 응력을 방지하고 스피것(4)의 피팅력을 줄임으로써, 리세스들(36)은 최소 운동들을 향한 인서트들(20)의 지지를 보다 신뢰성있게 만든다. 또한, 리세스들(36)은 소켓 내 개스킷의 배치 중에 링(14)의 전체적인 변형을 가능하게 한다.

본 발명은 또한 다음 특징들을 포함할 수 있다.

- 풋(32)은 몸체(16)에 내장되며 헤드(30)와 축 방향으로 반대 측면에 위치하는 캐칭 스탑(62)을 포함한다.

- 캐칭 스탑(62)은, 중앙 축(X-X)을 따라 경선 단면도에서, 캐칭 톱니(56, 58, 60)의 형상보다 더 둥근 형상을 가진다.

- 링(14)은 고정 인서트(20)에 존재하는 적어도 하나의 리세스(36)를 포함하고, 리세스(36)는 반경 방향으로 바깥쪽으로 개방되어 헤드(30)의 반경 방향 단부는 실제로 탄성으로부터 자유롭다.

- 캐칭 톱니는 링(14) 바깥쪽으로 확장된다.

- 각 고정 인서트(20)의 헤드(30)는 제1 경사 돌출부(50)과 축 방향으로 반대로 배향되는 리테이닝 노즈(48)를 포함하고, 리세스(36)는 축 방향으로 개방되어 리테이닝 노즈(48)는 탄성 소재로부터 실제로 자유롭다.

- 앵커링 힐(18) 및 몸체(16)는 적어도 하나의 중공(hollow), 특히 인서트들(20)과 함께 원주 방향으로 정렬되는 리세스들 또는 주변 홈들에 의해 분리된다.

- 전면(90)은 소켓의 인렛 측면 상에 존재한다.

Claims (11)

1. 밀봉되고 고정된(locked) 조립체에 있어서,
   상기 조립체는 제1 파이프 요소의 스피것(spigot)(4), 제2 파이프 요소의 소켓(8), 및 상기 스피것(4) 및 상기 소켓(8) 사이의 상기 밀봉되고 고정된 조립체를 위한 복합 밀봉 개스킷(12)을 포함하는 타입이며, 상기 밀봉 개스킷은 한쪽에 몸체(16) 및 앵커링 힐(anchoring heel)(18)을 가지고 다른 한 쪽에는 상기 앵커링 힐(18)에 적어도 부분적으로 내장되는 적어도 하나의 고정 인서트(20)를 가지며 중앙 축(X-X)을 따라서 확장되는 탄성 소재로 만들어지는 링(14)을 포함하고,
   상기 소켓은 환형 앵커링 홈(82)을 포함하고, 상기 앵커링 홈(82)은 하부면(92) 및 환형 전면(90) 사이에서 축 방향 및 반경 방향으로 배치되는 경사면(91)에 의해 정의되고,
   상기 고정 인서트는
   - 상기 소켓의 상기 앵커링 홈(82)으로 삽입되는데 적합한 헤드(head)(30) 및 풋(foot)(32)을 포함하고,
   상기 헤드(30)는 상기 앵커링 홈(82)의 상기 경사면(91)을 누르는데 적합한, 상기 소켓의 상기 앵커링 홈(82)의 상기 하부면(92) 및 제1 경사 돌출부(50)를 누르도록 설계되는 방사형 돌출부(40)를 포함하고,
   상기 헤드(30)는 상기 제1 경사 돌출부(50)로부터 특히 반경 방향으로 오프셋되고 상기 앵커링 홈(82)의 상기 환형 전면(90)을 누르도록 설계되는 적어도 하나의 전면 돌출부(52)를 포함하고, 상기 환형 전면(90) 및 상기 경사면(91)은 그들 사이에 180°보다 작은 각(γ)을 형성하는 것을 특징으로 하는
   조립체.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 헤드(30)는 상기 제1 경사 돌출부(50) 및 상기 전면 돌출부(52)로부터 특히 반경 방향으로 오프셋되고 상기 앵커링 홈(82)의 상기 경사면(91)을 누르도록 설게되는 적어도 하나의 제2 경사 돌출부(54)를 포함하는 것을 특징으로 하는
   조립체.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 경사 돌출부(50, 54)은, 측면도에서, 오목한 또는 직선 형상(110)에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는
   조립체.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전면 돌출부(52) 및 상기 전면 돌출부(52)에 인접하는 상기 경사 돌출부는, 측면도에서, 오목한 또는 직선 형상(104)에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는
   조립체.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   측면도에서, 상기 인서트의 상기 풋(32)은 상기 스피것(4)의 외부면(70) 상에서 캐치(catch)하도록 적응되는 적어도 하나의 캐칭 톱니(56, 58, 60)를 포함하는 것을 특징으로 하는
   조립체.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 전면 돌출부(52) 및 가장 가까운 캐칭 톱니(56)는, 측면도에서, 오목한 또는 직선 형상(106)에 의해 만들어지는 것을 특징으로 하는
   조립체.
   
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   측면도에서, 상기 헤드(30)는 캐칭 노즈(catching nose)(48)를 포함하고, 제1 직선 라인은 상기 방사형 돌출부(40)으로부터 상기 캐칭 노즈를 향해 확장되고 제2 직선 라인은 상기 전면 돌출부(52)과 상기 제1 경사 돌출부(50)를 연결하며, 상기 두 직선 라인들 간의 각(α)은 60°에서 120°사이에 포함되고 바람직하게는 90°보다 작은 것을 특징으로 하는
   조립체.
   
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 헤드(30)는 반경 방향의 외부 헤드이고, 상기 앵커링 힐(18)에 적어도 부분적으로 내장되고 상기 소켓(8)의 상기 앵커링 홈(82)에서 누르도록 설계되며, 상기 풋은 반경 방향의 내부 풋(32)이고, 상기 스피것(4)을 누르도록 설계되는 것을 특징으로 하는
   조립체.
   
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 환형 앵커링 홈(82)을 정의하는 상기 하부면(92)은 원통형 면이고, 특히 중앙 축(X-X)에 대하여 동축 방향으로 확장되며, 상기 환형 전면(90)은 상기 소켓(8)의 인렛 플랜지(inlet flange)(80)에 의해 형성되고, 상기 환형 전면(90)은 상기 중앙 축(X-X)에 대하여 적어도 80°의 각에 걸쳐 확장되는 것을 특징으로 하는
   조립체.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 경사면(91)은 상기 중앙 축(X-X)에 대하여 30°에서 60°사이에 포함되는 경사를 갖는 것을 특징으로 하는
    조립체.
    
11. 제10항에 있어서,
    경선(meridian) 단면도 및 허용 범위 내에 포함되는 상기 스피것의 외부면(70) 및 상기 소켓의 하부면(92)의 임의의 지름에 대하여, 상기 고정 인서트(20)가 상기 소켓의 상기 앵커링 홈(82)의 최대 3개 또는 2개 위치 상에서 동시에 지지되도록 모든 돌출부들(40, 50, 52)이 배치되는 것을 특징으로 하는
    조립체.

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