KR20140048892A - 팽창 접합부 - Google Patents

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KR20140048892A KR1020137034595A KR20137034595A KR20140048892A KR 20140048892 A KR20140048892 A KR 20140048892A KR 1020137034595 A KR1020137034595 A KR 1020137034595A KR 20137034595 A KR20137034595 A KR 20137034595A KR 20140048892 A KR20140048892 A KR 20140048892A
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더글라스 알. 돌
로렌스 더블유. 타우
웨인 엠. 비어리
스캇 디. 마다라
리안 디. 쿠에너
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Abstract

팽창 접합부는 열 팽창으로 인해 지상- 지하 파이프 라인들의 길이에서의 변화들을 수용하는데 사용된다. 튜브는 슬리브에 부착된 링에 의해 둘러싸인다. 튜브의 하나의 단부는 복수의 파이프라인에 부착되고, 슬리브의 하나의 단부는 파이프 라인의 다른 파이프에 부착된다. 튜브 및 링 및 슬리브는, 파이프 라인이 선형으로 팽창하거나 수축될 때 서로에 대해 축 방향으로 이동가능하다. 링과 튜브 사이의 밀봉은 접합부의 유체 밀폐를 보장한다.

Description

팽창 접합부{EXPANSION JOINT}
본 출원은 2011년 8월 22일에 출원된 미국 가특허 출원 61/525,987과; 2011년 9월 29일에 출원된 미국 가특허 출원 61/540,676과; 2012년 1월 19일에 출원된 미국 가특허 출원 61/588,429의 우선권을 주장하며, 이들 가특허 출원들 모두는 그 전체가 참고용으로 병합된다.
본 발명은 열 유도 팽창 및 수축을 하는 긴 파이프 라인들에 사용된 팽창 접합부들(expansion joints)에 관한 것이다.
석유 추출과 같은 산업계들에 사용된 파이프 라인들은 길 수 있고, 가열 및 냉각이 교대로 이루어지는 사이클들에 노출될 수 있다. 이것은 지상 파이프 라인들에 대해 특정한 관심 사항이고, 이들 지상 파이프 라인들은 지하 라인들보다 더 큰 온도 변동을 겪는다. 가열 및 냉각은, 파이프 라인이 노출되는 매일 그리고 계절 모두에서, 그리고 파이프 라인을 통해 펌핑되는 유체에 포함된 열로 인해, 주변 온도에서의 큰 변동들의 결과일 수 있다. 유체 자체는 고온일 수 있거나, 펌핑 작용에 의해 가열될 수 있다. 유체와 파이프 라인 사이의 마찰은 또한 가열 및 팽창에 기여할 수 있다.
잘 알려진 바와 같이, 파이프 라인들이 종종 구성되는 많은 물질들, 특히, 스틸과 같은 금속들은 가열 및 냉각에 반응하여 팽창 및 수축한다. 물질의 선형 팽창 계수는, 파이프 요소와 같은 긴 품목이 가열 및 냉각에 반응하여 어떻게 작용하는지를 정량적으로 설명하는 특징이다. 측정의 영어 단위들로 규정된 선형 팽창 계수는 화씨 온도에서의 온도 변화당 파이프의 인치당 팽창 인치들이다. 이에 따라, 파이프 라인의 팽창 또는 수축이 온도에서의 변화뿐 아니라 파이프 라인의 길이 모두에 정비례한다는 것이 명백하다.
심지어 작은 주변 또는 내부 온도 변동들을 겪는 긴 파이프 라인들에 대해, 길이에서의 열 유도 변화들을 수용하고, 다른 경우 발생할 수 있는 파이프 라인에 대한 손상을 방지하기 위해 파이프 라인의 길이를 따라 간격들에서 팽창 접합부들을 제공하는 것이 유리하다. 예를 들어, 파이프 라인은 온도에서의 증가에 반응하여 팽창으로 인해 압축을 겪을 때 뒤틀릴 수 있거나, 접합부는 온도에서의 감소에 반응하여 파이프 라인 수축으로 인해 응력 부하들(tension loads)을 겪을 때 접합이 떨어질 수 있다.
본 발명은 파이프 요소들을 연결시키기 위한 팽창 접합부에 관한 것이다. 일실시예에서, 팽창 접합부는 튜브를 포함하고, 튜브는 외부 표면 및 대항하여 배치된 제 1 및 제 2 단부들을 갖는다. 슬리브는 대항하여 배치되는 제 1 및 제 2 단부들을 갖고, 슬리브는 튜브의 적어도 일부분을 둘러싸게 위치된다. 부분은 튜브의 제 2 단부를 포함한다. 슬리브로부터 분리되고 그 제 1 단부에 제거가능하게 부착될 수 있는 링은 튜브를 둘러싸고, 튜브의 외부 표면을 향하는 내부 표면을 갖는다. 결합부(coupling)는 링과 슬리브의 제 1 단부 사이에 위치한다. 결합부는 링을 슬리브에 제거가능하게 부착한다. 밀봉부(seal)는 링의 내부 표면상에 장착되고, 튜브의 외부 표면과 밀봉가능하게 맞물린다. 링 및 슬리브는 튜브에 대해 축 방향으로 슬라이딩 가능하게 이동가능하다.
특정 예의 실시예에서, 튜브의 제 1 단부는 그 안의 원주 그루브를 갖는 바깥쪽으로 향하는 표면을 갖는다. 결합부는 튜브를 둘러싸는 단부 간에 결합된 복수의 아치형 세그먼트들을 가질 수 있다. 이 예에서, 각 세그먼트들은 서로 이격된 관계로 위치된 제 1 및 제 2의 방사상 안쪽으로 돌출하는 키들을 갖고, 링은 그 안의 원주 그루브를 갖는 바깥쪽으로 향하는 표면을 갖는다. 슬리브는 그 안의 원주 그루브를 갖는 제 1 단부에 위치한 바깥쪽으로 향하는 표면을 갖는다. 제 1 키는 링에서의 원주 그루브와 맞물리고, 제 2 키는 슬리브에서 원주 그루브와 맞물린다.
추가 예의 실시예에서, 슬리브는 그 안의 원주 그루브를 갖는 제 2 단부에 위치된 바깥쪽으로 향하는 표면을 갖는다.
특정 실시예에서, 밀봉부는 적어도 하나의 그루브 내에 위치된 밀봉 요소를 갖는 링의 내부 표면에 위치된 적어도 하나의 안쪽으로 향하는 원주 그루브를 포함한다. 예를 들어, 밀봉 요소는 O-링을 포함할 수 있다. 추가로, 압출 방지(anti-extrusion) 링은 적어도 하나의 그루브 내에 위치된다. 다른 예에서, 밀봉부는 링의 내부 표면에 위치된 복수의 안쪽으로 향하는 원주 그루브들, 및 복수의 밀봉 요소들을 포함하고, 복수의 밀봉 요소들 각각은 그루브들 중 각 하나 내에 위치된다. 이 예에서, 밀봉 요소들은 O-링들을 포함할 수 있다. 추가적으로, 복수의 압출 방지 링들 각각은 그루브들의 각 하나 내에 위치될 수 있다.
다른 예의 실시예에서, 팽창 접합부는 링의 내부 표면에 위치된 적어도 하나의 안쪽으로 향하는 원주 그루브, 및 적어도 하나의 그루브 내에 위치되는 적어도 하나의 베어링 요소를 포함할 수 있다. 추가적으로, 팽창 접합부는 또한 링의 내부 표면에 위치된 적어도 하나의 안쪽으로 향하는 원주 그루브, 및 적어도 하나의 그루브 내에 위치된 적어도 하나의 와이퍼(wiper) 요소를 포함할 수 있다.
다른 예의 실시예에서, 밀봉부는 링의 내부 표면으로부터 방사상 안쪽으로 돌출하는 숄더(shoulder)를 포함한다. 패킹 물질(packing material)은 튜브를 둘러싸고, 링의 내부 표면과 튜브의 외부 표면 사이에 숄더에 인접하게 위치된다. 후프(hoop)는 링에 부착되고, 튜브를 둘러싼다. 후프는 패킹 물질에 인접하게 위치되고, 패킹 물질은 후프와 숄더 사이에 포획된다. 이 예에서, 후프는 숄더에 대해 패킹 물질을 압축시키기 위해 링에 대해 축 방향으로 이동가능하다. 후프의 운동을 달성하기 위해, 팽창 접합부는 복수의 조정가능 패스너들을 포함한다. 각 패스너는 후프와 링 사이로 연장하고, 패스너들의 조임은 패킹 물질을 압축시키기 위해 링쪽으로 후프를 이동시킨다.
팽창 접합부의 예의 실시예는 복수의 스프링들을 더 포함할 수 있다. 스프링들 중 각 하나는 패스너들 중 하나에 장착되고, 링쪽으로 후프를 편향하기 위해 후프와 맞물려서, 패킹 물질을 압축시킨다.
다른 예의 실시예에서, 팽창 접합부는 튜브의 제 1 단부에 위치된 입구 세그먼트(inlet segment)를 더 포함한다. 입구 세그먼트는 원뿔형 내부 표면을 갖는다. 원뿔형 내부 표면은 오목한 내부 표면과 볼록한 내부 표면 사이의 전이를 이루는 굴곡점을 갖는 s-형태의 테이퍼 및 직선 테이퍼로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 이 예의 실시예에서, 입구 세그먼트는 튜브의 제 1 단부로부터 분리될 수 있고, 이에 제거가능하게 부착될 수 있다. 입구 세그먼트는 대항하여 배치된 제 1 및 제 2 단부들을 갖는다. 제 2 결합부는 튜브의 제 1 단부와 입구 세그먼트의 제 1 단부 사이에 위치될 수 있고, 제 2 결합부는 입구 세그먼트를 튜브에 제거가능하게 부착한다. 예에 의해, 제 2 결합부는 튜브를 둘러싸는 단부간에 결합된 복수의 아치형 세그먼트들을 갖는다. 각 세그먼트들은 서로 이격된 관계로 위치된 제 1 및 제 2의 방사상 안쪽으로 돌출하는 키들을 갖는다. 튜브의 제 1 단부는 그 안의 원주 그루브를 갖는 바깥쪽으로 향하는 표면을 갖는다. 입구 세그먼트의 제 1 단부는 그 안의 원주 그루브를 갖는 바깥쪽으로 향하는 표면을 갖는다. 제 1 키는 튜브에서 원주 그루브와 맞물리고, 제 2 키는 입구 세그먼트에서 원주 그루브와 맞물린다.
다른 예의 실시예에서, 팽창 접합부는 튜브의 외부 표면으로부터 바깥쪽으로 돌출하는 제 1 러그(lug)와, 링의 외부 표면으로부터 바깥쪽으로 돌출하는 제 2 러그를 포함한다. 로드(rod)는 러그들 중 하나에 부착되고, 러그들 중 다른 하나에서 개구부를 통해 연장한다. 로드는 안내하고, 튜브와 링 사이의 상대 운동의 표시자(indicator)이다. 특정 예에서, 로드는 제 1 러그에 부착된다. 로드는 그로부터 방사상 바깥쪽으로 연장하는 돌출부를 포함할 수 있다. 돌출부는 튜브와 링 사이의 상대 운동을 한정하기 위해 제 2 러그와 맞물릴 수 있다. 엑추에이터는 제 1 및 제 2 러그들 사이에 위치될 수 있다. 엑추에이터는 링 및 튜브를 서로에 대해 이동시키기 위해 힘을 러그들에 가한다. 예를 들어, 엑추에이터는 유압 엑추에이터를 포함할 수 있다.
파이프 요소들을 연결하기 위한 팽창 접합부의 다른 예의 실시예에서, 팽창 접합부는 튜브를 포함하는데, 튜브는 외부 표면과, 대응하게 배치된 제 1 및 제 2 단부들을 갖는다. 슬리브는 튜브의 적어도 일부분을 둘러싸게 위치된다. 슬리브는 튜브의 외부 표면을 향하는 내부 표면을 갖는다. 슬리브 및 튜브는 서로에 대해 길이 방향으로 슬라이딩가능하게 이동가능하다. 밀봉부는 튜브의 외부 표면과 슬리브의 내부 표면 사이에 위치된다. 제 1 표면은 튜브의 외부 표면으로부터 횡방향으로 돌출하고, 제 1 표면은 튜브의 제 1 단부와 밀봉부 사이에 위치된다. 제 2 표면은 슬리브의 내부 표면으로부터 튜브쪽으로 횡방향으로 돌출하고, 제 1 및 제 2 표면들이 서로 접촉할 때 튜브와 슬리브 사이의 상대적인 슬라이딩 운동을 한정하기 위해 제 1 표면과 맞물릴 수 있다. 특정 예의 실시예에서, 슬리브는 튜브의 길이보다 작은 길이를 갖는다. 추가적으로, 튜브의 제 2 단부는 슬리브로부터 방사상 바깥쪽으로 돌출할 수 있다.
도 1은 팽창 접합부의 일례의 부분 단면의 등각 투상도.
도 2는 기계적 결합부의 일례의 분해된 등각 투상도.
도 3은 도 1의 팽창 접합부의 부분의 단면도.
도 4는 팽창 접합부의 일례의 실시예의 부분의 단면도.
도 5는 팽창 접합부 실시예의 일례의 등각 투상도.
도 6은 파이프 라인에서의 팽창 접합부의 일례의 부분 단면도.
도 7은 팽창 접합부 실시예의 일례의 부분 단면도.
도 8은 팽창 접합부 실시예의 일례의 부분 단면의 등각 투상도.
도 9, 도 9a 9b 및 도 9c는 팽창 접합부와 함께 사용가능한 입구 세그먼트들의 일례의 부분 단면도.
도 10은 팽창 접합부 실시예의 일례의 부분 단면의 등각 투상도.
도 11은 도 10의 팽창 접합부의 부분의 단면도.
도 12는 조립되는 도 10의 팽창 접합부의 부분 단면의 등각 투상도.
도 13은 파이프 라인에서의 팽창 접합부의 일례의 부분 단면도.
도 14는 팽창 접합부 실시예의 일례의 등각 투상도.
도 1은 본 발명에 따른 팽창 접합부(10)의 일례를 도시한다. 팽창 접합부(10)는 튜브(12)를 포함하고, 튜브(12)는 외부 표면(14)과, 대항하게 배치된 제 1 및 제 2 단부들(16 및 18)을 갖는다. 튜브(12) 내에 연마 저항성 라이너(abrasion resistant liner)(15)를 위치시키는 것이 유리할 수 있다. 라이너(15)는 예를 들어, 경화된 스틸(hardened steel)을 포함할 수 있거나, 크롬 카바이드 오버레이(chromium carbide overlay)를 갖거나, 연마 저항성인 세라믹을 포함할 수 있다. 라이너(15)가 희생 표면(sacrificial surface)을 제공할 때{튜브(12)의 마모를 방지}, 라이너(15)가 소비된 라이너들의 즉각적인 교체를 허용하기 위해 튜브로부터 쉽게 제거가능할 수 있는 것이 추가로 유리하다. 제거 능력을 용이하게 하기 위해, 라이너(15)는 튜브(12)의 단부(16)에 볼트 연결(bolted)되는 플랜지(17)를 가질 수 있다.
슬리브(20)는 제 2 단부(18)를 포함하는 튜브(12)의 적어도 일부분을 둘러싼다. 슬리브(20)는 대항하게 배치된 각각의 제 1 및 제 2 단부들(22 및 24)을 갖는다. 링(26)은 슬리브(20)에 부착된다. 링(26)은 슬리브(20)로부터 분리되고, 슬리브의 제 1 단부(22)에 제거가능하게 부착된다. 이 예에서, 링 및 슬리브의 부착은 세그먼트화 기계적 결합부(28)를 이용하여 달성된다. 도 2는 결합부(28)의 분해도를 도시하며, 이러한 결합부(28)는 서로 이격된 관계로 키들(32)의 쌍들을 갖는 아치형 세그먼트들(30)을 포함한다. 가스킷 밀봉부(34)는, 세그먼트들(30)이 단부 간에 볼트 연결되어 링(26)을 둘러싸고 링(26)을 슬리브(20)에 결합시킬 때, 키들(32) 사이에 위치된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 키들(32)은 링(26)의 외부 표면에서의 원주 그루브(36)와, 슬리브(20)의 제 1 단부(22)의 외부 표면에서의 그루브(38)와 맞물린다. 키들(32)과 그루브들(36 및 38) 사이의 맞물림은 링(26)과 슬리브(20) 사이의 양성적인 기계적 맞물림을 제공하고, 가스킷(34)은 접합부에서 유체 밀폐 밀봉을 보장한다. 예를 들어 링(26) 및 슬리브(20) 상에 위치된 볼트 연결된 플랜지들과 접속(interfacing)하는 다른 유형들의 기계적 결합부들이 또한 가능하다.
링(26)은 튜브(12)를 둘러싸고, 튜브의 제 1 및 제 2 단부들(16 및 18) 사이에 위치된다. 링(26)은 튜브(12)의 외부 표면(14)을 향하는 내부 표면(40)을 갖는다. 밀봉부(42)는 링(26)의 내부 표면(40) 상에 장착된다. 밀봉부(42)는 튜브(12)의 외부 표면(14)과 밀봉가능하게 맞물린다. 링(26) 및 슬리브(20)는 튜브(12)에 대해 축 방향으로 슬라이딩가능하게 이동될 수 있고, 축 방향은 양쪽 화살표(44)로 도시된다. 튜브(12)의 외부 표면(14)은 매끄럽고, 밀봉부(42)와 튜브(12) 사이에 유체 밀폐 밀봉의 형성을 용이하게 한다. 매끄러운 표면은, 또한 튜브(12) 및 링(26){슬리브(20)를 따라}이 밀봉을 유지하는 동안 서로에 대해 축 방향으로 슬라이딩하도록 한다.
이 예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 밀봉부(42)는 링(26)의 내부 표면(40)에 위치된 복수의 원주 그루브들(46)을 포함한다. 하나 이상의 그루브들(46)은 O-링과 같은 밀봉 요소(48)를 수용한다. 쿼드 링들(quad rings) 및 공학적 립 밀봉부들(engineered lip seals)과 같은 다른 유형들의 밀봉 요소들이 또한 가능하다. 밀봉 요소들에 더하여, 압출 방지 링들(50)은 또한 각 밀봉 요소(48)에 인접한 그루브들(46) 내에 위치될 수 있다. 압출 방지 링들(50)은 밀봉 요소들(48)의 저압 측상의 그루브들(46) 내에 설치되고, 링(26)과 튜브(12) 사이의 간격으로의 밀봉 요소들의 압출을 방지하는데 도움을 준다. 밀봉 요소들 및 압출 방지 링들은 EPDM, 니트릴 및 다른 천연 및 합성 고무 화합물들과 같은 컴플라이언트 물질들(compliant materials), 뿐 아니라 PTFE, 나일론, 폴리우레탄 및 PEEK와 같은 다른 폴리머들로 만들어질 수 있다. 열 효과들로 인해 튜브(12)의 직경에서의 상당한 변화들을 수용할 수 있도록 탄성 중합체들로부터 압출 방지 링들을 형성하여 사용하는 것이 유리하다.
그루브들(46)에 다른 기능 요소들을 위치시키는 것이 추가로 유리하다. 예를 들어, PTFE와 같은 플라스틱으로 형성된 쿼드 링들을 포함하는 예를 들어 하나 이상의 와이퍼 요소들(52)은 하나 이상의 그루브들(46)에 위치될 수 있다. 와이퍼 요소들은 다른 경우 밀봉 요소들(48)에 손상을 줄 수 있는 외부 물질의 튜브(12)의 외부 표면(14)을 세척하도록 작용한다. 이것은, 팽창 접합부가 연마 슬러리들(abrasive slurries)을 운반하며, 연마 슬러리들이 링(26)이 부착되는 슬리브(20)와 튜브(12) 사이의 간격으로 나아가서, 외부 표면(14)을 오염시킬 때 특히 유용하다. 추가로, 지지 요소들(54), 예를 들어 PTFE 또는 그래파이트로 형성된 강화 섬유 복합물들과 같은 플라스틱으로 형성된 링들은 또한 2개의 구성 요소들 사이의 상대 운동 동안 링(26) 및 튜브(12)를 지지하고 안내하기 위해 그루브들(46) 내에 위치될 수 있다.
도 3에 도시된 예의 실시예에서, 숄더(58)는 밀봉부(42)에 인접하게 위치되고, 링(26)의 내부 표면(40)으로부터 튜브(12)의 외부 표면(14)쪽으로 안쪽으로 돌출한다. 숄더(58)를 링(26)의 내부 표면(40)과 일체로 만들고, 이를 밀봉 요소들(48), 와이퍼들(52), 베어링들(54), 및 링(26)과 튜브(12) 사이의 다른 계면 구성 요소들을 수용하는 상승된 그루브형 표면(60)의 부분이 되도록 하는 것이 실용적이다. 숄더(58)는 다른 밀봉부(62)가 링(26)의 부분이 되도록 한다. 밀봉부(62)는 링(26)과 튜브(12) 사이에 1차적 밀봉으로서 단독으로 사용될 수 있거나, 밀봉부(42)에 대한 백업 밀봉부로서 고려될 수 있다. 밀봉부(62)는 튜브(12)를 둘러싸게 위치된 패킹 물질(64)에 의해 형성되고, 패킹 물질은 숄더(58)에 인접하게, 그리고 링(26)의 내부 표면(40)의 부분과 튜브(12)의 외부 표면(14) 사이에 위치된다. 패킹 물질(64)은 PTFE 충진재(filler)를 갖거나 갖지 않으면서 예를 들어 편조 그래파이트(braided graphite)로 형성될 수 있다. 패킹(64)은 유체 밀폐 밀봉을 달성하기 위해 초기에 압축된다. 패킹 마모 및 압력 변동을 갖는 유체 밀폐 밀봉을 보장하기 위해, 패킹은 추가로 압축될 수 있다. 압축 후프(66)는 이러한 기능을 위해 제공된다. 압축 후프(66)는 패킹 물질(64)에 인접한 링(26)에 부착되고, 튜브(12)를 둘러싼다. 후프(66)는 앵글 단면(angle cross section)을 갖고, 앵글의 하나의 레그(68)는 패킹 물질(64)과 접촉하도록 튜브(12)의 외부 표면(14)과 링(26)의 내부 표면(40) 사이에 위치된다. 압축 후프(66)의 다른 레그(70)는 레그(68)로부터 방사상 바깥쪽으로 연장한다. 후프(66)는 패킹 물질(64)쪽으로 그리고 패킹 물질(64)로부터 멀리 축 방향으로 이동될 수 있어서, 패킹 압축에 의해 야기된 부풀어짐(bulging)을 조정하여, 밀봉을 달성한다. 압축 후프(66)의 운동은 나사산 형성 스터드들 및 너트들(72)과 같은 복수의 조정가능 패스너들에 의해 달성되며, 이들은 레그(70)를 통과하고, 링(26)의 단부와 나사 연결 방식으로 맞물린다. 스터드들 및 너트들(72)은 바람직하게 동일한 간격들로, 후프(66) 주위에 원주 방향으로 분배되고, 매우 밀접하게 이격된다. 이것은 너트들(72)을 조임으로써 균일한 압축이 패킹에 적용되도록 한다. 추가 와이퍼 요소들(52) 및/또는 지지 요소들(54)이 튜브(12)의 표면(14)과의 이동하는 경계면 상에서 링(26)을 지지하기 위해 후프(66)의 레그(68)에 장착될 수 있다는 것이 주지된다. 밀봉부(62)와 같은 압축가능한 백업 밀봉부를 갖는 것의 장점은 예를 들어, 밀봉부(42)가 누출되기 시작할 때 분명해진다. 밀봉부(62)와 달리, 밀봉부(42)는 조정가능하지 않고, 복구되어야 한다. 하지만, 밀봉부(62)가 누출하기 시작하면, 전술한 바와 같이 추가로 압축될 수 있어서, 임의의 누출을 중단하고, 밀봉부(42)의 교체를 위한 시간을 얻는다.
도 4에 도시된 바와 같이, 스프링 요소들(74)을 이용하여 후프(66)를 패킹 물질(64)과의 맞물림에 편향하는 것이 유리하다. 스프링 요소들은 조정가능 패스너들 상에 위치되는데, 이것은 이 예에서 후프(66)를 링(26)에 연결하는 나사산 형성된 샤프트들(76)을 포함한다. 스프링 요소들(74)은 압축 너트들(78)과 후프 레그(70) 사이에 위치된다. 이 구성에서, 너트들(78)을 조이는 것은 후프(66)에 대해 스프링 요소들(74)을 압축시켜, 패킹 물질(64)에 대해 후프를 압축시키고, 또한 패킹 물질(64)이 저하하고 후프(66)가 링(26)쪽으로 이동할 때 실질적으로 일정한 압축력에 압축을 유지한다. 편향 스프링 요소들(74)을 이용하는 것은 너트들(78)의 주기적인 조임을 위한 잠재적인 필요성을 경감시킨다. 도 5는 링(26)과 맞물린 스프링 편향된 후프(66)의 등각 투상도를 도시한다.
도 6은 파이프 라인에 장착된 팽창 접합부(10)의 예를 도시한다. 파이프 라인의 부분의 제 1 파이프 요소(80)는 튜브(12)의 제 1 단부(16)에 연결되고, 제 2 파이프 요소(82)는 슬리브(20)의 제 2 단부(24)에 연결된다. 튜브(12)의 제 2 단부(18)는 링(26) 내에 그리고 슬리브(20) 내에 동축으로 수용된다. 튜브(12)는 링(26)의 밀봉부들(42 및 62)과의 슬라이딩 밀봉 맞물림, 및 슬리브(20)와의 끼워지는(telescoping) 맞물림 상태에 있다. 이 예에서, 링(26)을 슬리브(20)에 부착하는 것은 기계적 파이프 결합부(28)(도 2에 구체적으로 도시되고 위에서 설명됨)에 의해 달성된다. 파이프 요소들(80 및 82)의 부착은 유사하게 달성되지만, 또한 볼트 연결된 플랜지 접합부들에 의해 달성될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 튜브(12)의 제 1 단부(16)는 그 안에 원주 그루브(86)를 갖는 바깥쪽으로 향하는 표면(84)을 갖는다. 유사하게, 슬리브(20)의 제 2 단부(24)는 그 안에 원주 그루브(90)를 갖는 바깥쪽으로 향하는 표면(88)을 갖는다. 키들(32)을 갖는 세그먼트들(30)을 구비한 다른 결합부(28)는 튜브(12)의 제 1 단부(16)에서의 그루브(86)와, 제 1 파이프 요소(80)의 단부에서의 그루브(92)와 맞물린다. 제 2 파이프 요소(82)는 유사하게 슬리브(20)의 제 2 단부(24)에 부착된다. 이러한 방식으로, 결합부들(28)은 슬리브(20)를 링(26)에, 제 1 파이프 요소(80)를 튜브(12)에, 그리고 제 2 파이프 요소(82)를 슬리브(20)에 기계적으로 잠금(lock)하고, 키들 및 그루브들의 접속은 양성적인 기계적 맞물림을 제공한다. 도 6에 추가로 도시된 바와 같이, 링 가스킷들(34)은 링(26)과 슬리브(20) 사이, 튜브(12)와 파이프 요소(80) 사이, 그리고 슬리브(20)와 파이프 요소(82) 사이의 각 경계면 주위에 원주 방향으로 연장한다. 링 가스킷들(34)은 각 결합부(28)에서 유체 밀폐 연결을 제공하기 위해 링(26), 슬리브(20) 및 파이프 요소들(80 및 82) 상에서 바깥쪽으로 향하는 밀봉 표면들에 대해 세그먼트들(30)에 의해 압축된다. 튜브(12)를 파이프 요소(80)에 결합하고, 링(26)을 슬리브(20)에 결합하고, 슬리브(20)를 파이프 요소(82)에 결합하기 위한 기계적 결합부들의 이용은, 팽창 접합부(10)가 접합부를 분해하지 않고도 길이 방향 축 주위에 회전되도록 하는 추가된 장점을 제공한다. 단부 간의 관계에서 세그먼트들(30)을 고정하는 패스너들을 완화하여, 결합부들(28)의 클램핑 힘을 경감하는 것이 단지 필요하다. 팽창 접합부(10)는 이 후 파이프 세그먼트들(80 및 82)에 대해 회전될 수 있고, 패스너들은 팽창 접합부를 파이프 요소들에 고정하기 위해 다시 조여진다. 팽창 접합부를 회전할 수 있는 능력은, 연마 슬러리들이 접합부를 통해 펌핑될 때 만나는 연마 마모의 면에서 접합부의 수명을 증가시키는데 유용하다. 연마 마모는 팽창 접합부의 내부 표면들에 걸쳐 균일하게 분배되지 않고, 최하부 표면들 상에 집중되는 경향이 있다. 이것은, 연마 요소가 흐름 스트림 내에 정착하는 경향이 있고, 팽창 접합부의 최하부 표면들 근처에 집중되기 때문이다. 팽창 접합부(10)가 길이 방향을 따라 주기적으로 회전되면, 팽창 접합부의 내부 표면에 걸쳐 더 균일하게 연마를 분배하고, 이것은 흐름 내의 연마 입자들의 균일하지 않은 분배를 초래한다. 접합부의 회전은, 라이너(도 1에 도시됨)가 튜브(12) 내에 존재할 때 접합부의 수명을 연장시키는데 또한 효과적이다.
튜브(12), 링(26) 및 슬리브(20) 사이의 상대적인 축 방향 운동은 파이프 라인을 포함하는 파이프 요소들의 열 유도 팽창 및 수축에 의해 야기된다. 대부분의 물질들에 대해, 파이프 라인의 가열은 파이프 라인의 길이에 비례하여 연장하도록 하고, 온도에서 증가하도록 할 것이다. 이것은 부착된 슬리브(20)와 함께 링(26)이 튜브(12)의 제 1 단부(16)쪽으로 이동하도록 하고, 튜브(12)의 제 2 단부(18)가 슬리브(20) 안으로 더 깊게 이동하도록 한다. 이에 반대로, 온도에서의 감소는 링(26) 및 부착된 슬리브(20)가 튜브(12)의 제 1 단부(16)로부터 멀어지게 이동하도록 하고, 튜브(12)의 제 2 단부(18)가 슬리브(20)와의 더 깊은 맞물림으로부터 이동하도록 할 것이다.
대안적으로, 파이프 요소들(80 및 82)과 팽창 접합부(11) 사이의 연결은 파이프 요소들 및 팽창 접합부의 단부들에서 방사상 바깥쪽으로 연장하는 접속 플랜지들에 의해 달성될 수 있고, 플랜지들은 나사산 형성 패스너들을 이용하여 함께 볼트 연결된다. 용접은 또한 연결을 위한 옵션이지만, 기계적 결합 방법들(즉, 세그먼트화 결합부들 및 플랜지형 결합부들)은 설치 및 제거의 용이함의 장점을 갖고, 이것은, 파이프 라인을 구성할 때 그리고 나중에 이들이 마모될 때 교체하기 위해 유용할 수 있다.
튜브 단부(16)로부터 튜브 단부(18)로의 팽창 접합부(10)를 통한 흐름의 바람직한 방향이 있다. 이러한 흐름의 바람직한 방향은, 흐름에 대한 단면적에서의 갑작스런 변화를 나타내고 교란 및 이와 연관된 증가된 마모율을 야기할 수 있는 튜브(12)의 단부(18)에 걸쳐 반대 방향으로 지나가는 흐름에 대해 발생하는 흐름에 대한 분열을 피한다. 바람직한 흐름 방향의 이용은, 오일 지지 타르 모래들 또는 광미사들(mining tailings)과 같은 높은 미립자 함량을 갖는 슬러리들이 파이프 네트워크를 통해 운송될 때 튜브(12)의 연마 마모를 감소시킨다.
팽창 접합부(10)의 동작은 도 6을 이용하여 쉽게 시각화될 수 있다. 예를 들어, 주변 온도에서의 증가는 파이프 라인을 따라 80 및 82와 같은 파이프 요소들이 길이에서 증가하도록 한다. 그 결과, 팽창 접합부(10)는, 튜브(12) 및 슬리브(20)에 각각 연결된 파이프들의 길이들이 더 길게 증가할 때 압축력을 경험한다. 압축력은 튜브(12)의 단부(16) 및 슬리브(20)의 단부(24)에서 팽창 접합부(10)에 가해진다. 이것은 튜브(12)와 링(26)과 슬리브(20)가 서로를 향해 축 방향으로 반대 방향들로 이동하도록 하는데, 이는 이러한 운동에 대한 상당한 제약이 인가된 축 방향 힘에 저항할 수 없는, 밀봉부들(42 및 62){링(26)에 고정됨}과 튜브(12)의 외부 표면(14) 사이의 마찰이기 때문이다. 유사하게, 주변 온도에서의 감소를 통해, 파이프 라인은 냉각하고, 파이프 요소들은 수축하여, 팽창 접합부(10)에 응력이 가해진다. 축 방향 수축 파이프 라인은 튜브(12) 및 슬리브(20)를 반대 방향들로 잡아당기고, 다시 축 방향 운동에 대한 상당한 제약은 밀봉부(42 및 62)와 튜브(12)의 외부 표면(14) 사이의 경계면에서의 마찰인데, 이것은 상대 운동을 허용하도록 한다. 실질적인 응용들에서, 스틸 파이프 라인에 대해, 스틸의 선형 팽창 계수는 온도에서의 매 100℉ 변화에 대해 파이프 라인의 매 100 피트에 대해 인치의 3/4의 길이에서의 변화에 기인한다. 주변 온도 변동 및 팽창 접합부들 사이의 파이프 라인의 길이들의 범위에 따라, 팽창 접합부(10)는 진행의 최대 약 40 인치를 수용해야 할 수 있다.
넓은 범위의 축 방향 진행을 위해 팽창 접합부들(10)을 설계할 수 있지만, 종종 단일 팽창 접합부에 의해 수용될 수 있는 것보다 특정 설비에 대해 더 많은 진행이 요구된다는 것을 계산들이 예측할 때 동일한 축 방향 진행 범위를 가지고 팽창 접합부들을 제조하고, 이들을 복합 팽창 접합부에서 직렬로 배치하는 것이 경제적인 것으로 발견된다. 직렬로 배치된 2개의 팽창 접합부들의 배치가 동일한 유형의 단일 팽창 접합부를 이용하는 것과 비교하여 잠재적인 축 방향 진행의 길이를 2배로 하는 것이 인식될 수 있다. 팽창 용량을 특정 응용에 맞추기 위해 단부 간에 사용가능한 팽창 접합부들의 개수는 2개에 한정되지 않고, 실질적인 한계들이 설계에서 큰 다기능성을 허용할 것이 예상된다.
튜브(12)와 슬리브(20) 사이의 맞물림 정도를 나타내기 위해 팽창 접합부(10) 상에 외부적으로 가시적인 표시자/정지부를 이용하는 것이 유리하다. 도 7에 도시된 예에서, 표시자/정지부(96)는 튜브(12)의 외부 표면(14)으로부터 바깥쪽으로 돌출하는 제 1 러그(98)와, 링(26)의 바깥쪽으로 향하는 표면으로부터 바깥쪽으로 돌출하는 제 2 러그(100)를 포함하나. 로드(102)는 러그들(98 및 100) 중 어느 하나에 부착될 수 있고, 다른 러그에 있는 구멍을 통과할 수 있다. 로드는 예를 들어 길이 크기로 교정될 수 있고, 튜브(12)와 링(26)과 슬리브(20) 사이의 상대 운동 및 위치를 측정하도록 작용한다. 표시자/정지부(96)는, 팽창 접합부(10)가 파이프 라인에 설치되어 예상된 파이프 라인 길이 편위들을 수용하기 위해 팽창과 수축 모두에서 충분한 진행 길이가 있을 때, 초기에 슬리브(20)에 대해 튜브(12)를 위치시키는데 사용될 수 있다. 표시자/정지부(96)의 정지 기능을 완수하기 위해, 로드(102)는 방사상 바깥쪽으로 연장하는 돌출부를 가질 수 있어서, 로드가 통과하는 러그와 맞물리고, 슬리브(20), 링(26)과 튜브(12) 사이의 상대 운동을 한정한다. 도시된 예에서, 돌출부는 로드(102)의 단부에 나사 연결된 너트(104)를 포함하지만, 또한 다른 형태들의 돌출부가 사용될 수 있고, 튜브(12)와 링(26) 사이의 운동을 위한 정지 지점을 설정하기 위해 로드를 따라 임의의 지점에서 조정가능하게 위치될 수 있다는 것이 구상된다. 다수의 표시자/정지부들(96)은 물론 팽창 또는 수축으로부터 부하를 분배하기 위해 정지부로서 사용될 수 있고, 다수의 돌출부들이 사용될 수 있고, 예를 들어, 접합부의 팽창 및 수축 모두에 대한 제한들이 달성되도록 러그들의 어느 한 면 상에서 하나의 돌출부가 사용될 수 있다. 표시자/정지부(96)의 이용은, 다수의 팽창 접합부들(10)이 파이프 라인 운동을 수용하도록 동작하기 위해 모든 팽창 접합부들에 힘을 가하도록 일렬로 사용될 때 유리하다. 하나의 팽창 접합부가 직렬로 있는 다른 팽창 접합부들보다 튜브와 링 사이에 더 낮은 마찰력들을 가질 수 있다는 것이 인식될 수 있다. 그러므로, 표시자/정지부(96)에 대해 그렇지 않으면, 이러한 하나의 팽창 접합부는 모든 운동을 가할 수 있고, 이것은 파이프 라인 수축에 대해, 튜브(12)와 슬리브(20) 사이의 맞물림 해제를 초래할 수 있다.
튜브(12)와 링 및 슬리브(26 및 20) 사이의 축 방향 운동을 저항하는, 스케일들(42 및 62)과 튜브(12)의 외부 표면(14) 사이의 마찰력들은 팽창 접합부(10) 내의 내부 압력에 대해 유체 밀폐를 보장하는데 필요한 밀봉부들과 표면(14) 사이의 높은 방사상 사전 부하로 인해 크다는 것이 예측된다. 그러므로, 러그들(98 및 100) 사이에 일시적으로 위치된 하나의 전력 엑추에이터들, 예를 들어 유압 엑추에이터들(105)을 사용하고, 팽창 접합부(10)를 조립 및 분해하고 튜브(12)와 슬리브(20) 사이의 원하는 맞물림 정도를 확립하기 위해 축 방향으로 향하는 힘들을 튜브와 링에 가하는 것이 유리하다.
전술한 바와 같이, 접합부를 통과하는 슬러리에서 연마 입자들의 불균일한 분배에 의해 야기된 연마 마모를 더 균일하게 분배하기 위해 길이 방향 축 주위에서 팽창 접합부를 주기적으로 회전시키는 것이 유리하다. 연마 입자들은 팽창 접합부의 최하위 표면들 근처에 상주하고 집중되는 경향이 있어서, 상부 표면들을 따르는 것보다 접합부의 이들 하부 부분들을 따라 가속화된 마모율을 야기한다. 하지만, 또한 팽창 접합부로의 입구가 접합부의 다른 부분들보다 더 높이 국부화된 연마 마모율을 경험한다는 것이 관찰된다. 팽창 접합부의 수명을 더 증가시키고, 마모된 부분들의 복구를 용이하게 하기 위해, 개별적인 제거가능한 구성 요소로부터 팽창 접합부의 입구 부분을 형성하는 것이 유리하다. 그러한 팽창 접합부(104)의 예의 실시예는 도 8에 도시되어 있다. 팽창 접합부(104)는 기계적 결합부(28)에 의해 튜브(12)에 결합된 입구 세그먼트(106)를 포함한다. 결합부(28)는 튜브(12) 및 입구 세그먼트(106)의 단부를 둘러싸는 단부 간에 함께 볼트 연결된 세그먼트들(30)을 포함한다. 이러한 예의 팽창 접합부에서, 입구 세그먼트(106)와 튜브(12) 모두는 도 8에 도시된 바와 같이, 결합 세그먼트들(30) 상에서 키들(32)을 수용하는 각 단부들에서 원주 그루브들(84 및 108)을 갖는다. 키들(32)과 그루브들(84 및 108) 사이의 맞물림은 결합하는 구성 요소 부분들과 결합부(28) 사이의 양의 기계적 맞물림을 제공한다. 결합 세그먼트들(30), 입구 세그먼트(106) 및 튜브(12)의 단부 사이에 포획된 가스킷(34)은 입구 세그먼트와 튜브 사이의 유체 밀폐 접합을 보장한다. 다른 유형들의 기계적 결합부들, 예를 들어 입구 세그먼트(106) 및 튜브(12) 상에 위치된 접속하는 볼트 연결된 플랜지들은 또한 입구 세그먼트와 튜브 사이의 연결을 달성하기 위해 실행가능하고, 이것은 튜브로부터 입구 세그먼트의 쉬운 제거를 허용한다.
도 9, 도 9a, 9b 및 도 9c는 입구 세그먼트들(106)의 예의 상세한 단면도를 제공한다. 파이프 요소(미도시)와 튜브(12)(또한 도 8을 참조) 사이의 흐름 전이에서의 교란을 감소시키기 위해, 파이프 요소와 튜브 사이에 위치된, 입구 세그먼트(106)의 내부 표면(110)은 테이퍼링(tapered)될 수 있다. 테이퍼는 도 9에 도시된 바와 같이 직선의 원뿔형 테이퍼(111)이 수 있다. 대안적으로, 도 9a에 도시된 바와 같이, 내부 표면(110)은 오목 표면 부분(114)과 볼록 표면 부분(116) 사이의 전이를 표시하는 입구 세그먼트의 단부들 사이의 굴곡점(112)을 갖는 "S" 형태를 가질 수 있다. 추가로, 입구 세그먼트(106)의 각 단부 근처의 내부 표면(110)은 입구 세그먼트의 길이 방향 축에 평행한 기준 라인(118)에 대해 각지게 향하게 될 수 있다. 약 3°의 배향각들(120)이 유리하고, 10°만큼 높거나 2°만큼 낮은 각도들이 실용적이다.
팽창 접합부(104)의 입구 부분을 개별적인 구성 요소(104)로 만듬으로써, 팽창 접합부의 유지 보수 및 복구는 간략화된다. 예를 들어, 접합부 수명을 연장하기 위해, 입구 세그먼트(106)가 단독으로 연마 마모를 균일하게 하기 위해 길이 방향 축 주위에서 회전될 수 있다. 회전 주기는 흐름율 및 연마 물질의 집중과 같은 서비스 상태들과 서비스에서의 시간에 기초한다. 이것은 전체 팽창 접합부(104)를 회전시키는 것보다 더 간단하다. 더욱이, 입구 세그먼트(106)의 회전이 허용가능 두께의 세그먼트를 제공하는데 더 이상 충분하지 않을 때, 전체 팽창 접합부(104)가 아닌 단지 입구 세그먼트(106)를 교체하는 것이 필요하다. 교체는 기계적 결합부들(28)도 2 및 도 8을 참조)의 이용에 의해 추가로 용이하게 되고, 이것은 입구 세그먼트(106)의 교체를 허용하기 위해 결합 세그먼트들의 간단한 볼트 연결 및 볼트 연결 해제를 허용한다.
유지 보수 및 복구는 도 9b에 도시된 바와 같이 입구 세그먼트(106) 내에 위치된 연마 저항성 라이너(115)의 이용에 의해 경제적으로 추가로 개선될 수 있다. 라이너(115)는 예를 들어 경화된 스틸을 포함할 수 있거나, 크롬 카바이드 오버레이를 가질 수 있거나, 연마 저항성인 세라믹을 포함할 수 있다. 라이너(115)가 희생 표면{입구 세그먼트(106)의 마모를 방지}을 제공할 때, 라이너(115)가 소비된 라이너들의 즉각적인 교체를 허용하기 위해 입구 세그먼트로부터 쉽게 제거가능한 것이 추가로 유리하다. 제거 능력을 용이하게 하기 위해, 라이너(115)는 입구 세그먼트의 단부에 볼트 연결된 플랜지(117)를 가질 수 있다. 입구 세그먼트 내부 표면(110)에서와 같이, 라이너(115)의 내부 표면(119)은 교란을 감소시키기 위해 성형될 수 있다. 라이너 내부 표면(119)은 도 9b에 도시된 바와 같이, 또는 도 9c에 도시된 바와 같이, 직선의 원뿔형 테이퍼(121)를 가질 수 있고, 라이너(115)의 내부 표면(119)은 오목 표면 부분(114)과 볼록 표면 부분(116) 사이의 전이를 표시하는 입구 세그먼트의 단부들 사이의 굴곡점(112)을 갖는 "S" 형태를 가질 수 있다.
도 10은 파이프 라인의 열 유도 축 방향 팽창 및 수축을 수용하는 동안 파이프 라인에서의 파이프 요소들을 서로 연결시키기 위한 다른 예의 팽창 접합부(122)의 부분 단면의 등각 투상도이다. 팽창 접합부(122)는 튜브(124)를 포함한다. 튜브(124)는, 밀봉부(128)가 그 위에 장착되는 외부 표면(126)을 갖는다. 이 예에서, 밀봉부(128)는 튜브(124)의 외부 표면(126)에 위치된 복수의 원주 그루브들(130)을 포함한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 그루브들(130)은 O-링과 같은 밀봉 요소(132)를 수용한다. 쿼드 링들 및 공학적 립 밀봉부들과 같은 다른 유형들의 밀봉 요소들도 또한 실행가능하다. 밀봉 요소들 외에도, 압출 방지 링들(134)은 또한 각 밀봉 요소(132)에 인접한 그루브들(130) 내에 위치될 수 있다. 압출 방지 링들(134)은 밀봉 요소들(132)의 저압측 상의 그루브들(130) 내에 설치되고, 튜브(124)와 튜브(124)가 결합(아래에 설명됨)되는 슬리브(136) 사이의 간격으로의 밀봉 요소들의 압출을 방지하는데 도움을 준다. 밀봉 요소들 및 압출 방지 링들은 EPDM, 니트릴과 다른 천연 및 합성 고무 화합물들과 같은 플라이언트 물질들, 뿐 아니라 PTFE, 나일론, 폴리우레탄 및 PEEK와 같은 다른 폴리머들로 만들어질 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 전술한 슬리브(136)는 튜브(124)의 부분을 둘러싼다. 슬리브(136)는 외부 표면(138)과 안쪽으로 향하는 내부 표면(140)을 갖는다. 안쪽으로 향하는 내부 표면(140)은 매끄럽고, 밀봉부(128)와 맞물리도록 하는 크기를 갖는다. 이 예에서, 밀봉 요소들(132)은 각 그루브들(130) 내에 포획되고, 튜브(124)의 외부 표면(126)과 슬리브(136)의 내부 표면(140) 사이에 압축되어, 슬리브와 튜브 사이의 유체 밀폐 밀봉을 달성한다. 슬리브(136)의 매끄러운 내부 표면(140)은 유체 밀폐 밀봉을 용이하게 하고, 슬리브(136) 및 튜브(124)가 서로에 대해 축 방향으로 슬라이딩하도록 한다. 다른 기능 요소들을 그루브들(130)에 위치시키는 것이 추가로 유리하다. 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 예를 들어 PTFE와 같은 플라스틱으로 형성된 쿼드 링들을 포함하는 하나 이상의 와이퍼 요소들(142)은 하나 이상의 그루브들(130)에 위치될 수 있다. 와이퍼 요소들은 다른 경우 밀봉 요소들(132)에 손상을 줄 수 있는 외부 물질의 튜브(124)의 외부 표면(126)을 세척하도록 작용한다. 이것은 팽창 접합부가 연마 슬러리들을 운반하며, 연마 슬러리들이 튜브(124)와 슬리브(136) 사이의 간격으로 나아가서, 외부 표면(126)을 오염시킬 때 특히 유용하다. 추가로, 지지 요소들(144), 예를 들어 PTFE, 또는 그래파이트로 형성된 강화 섬유 복합물들과 같은 플라스틱으로 형성된 링들은 또한 2개의 구성 요소들 사이의 상대 운동 동안 튜브(124)와 슬리브(136)를 지지하고 안내하기 위해 그루브들(130) 내에 위치될 수 있다.
다시 도 10을 참조하면, 표면(146)은 슬리브(136)의 일단부(148)에 위치된다. 표면(146)은 슬리브(136)의 내부 표면(140)으로부터 튜브(124)쪽으로 각각 돌출한다. 다른 표면(150)은 튜브(124)의 외부 표면(126)으로부터 바깥쪽으로 횡방향으로 돌출하고, 표면(150)은 튜브(124)의 단부(152)와 밀봉부(128) 사이에 위치된다. 슬리브(136) 상의 표면(146)은 튜브(124) 상의 표면(150)과 맞물릴 수 있고, 접촉시, 표면들은 튜브와 슬리브 사이의 상대적인 축 방향 슬라이딩 운동을 한정하도록 정지부로서 작용한다. 표면(150)을 튜브(124)의 외부 표면(126)과 일체로 만들고, 이것을 밀봉부(128)를 포함하는 상승된 그루브형 표면(154)의 부분이 되도록 하는 것이 실용적이다. 더욱이, 슬리브(136) 상의 표면(146)이 슬리브(136)의 단부(148)에 부착된 플랜지(157)를 형성하기 위해 패스너들(158)을 이용하여 슬리브(136)에 볼트 연결된 복수의 굴곡진 세그먼트들(156)로부터 형성되도록 하는 것이 실용적이다. 이들 슬리브 구조들은 도 12에 도시된 바와 같이 팽창 접합부(122)의 조립을 용이하게 한다. 튜브(124)는, 튜브(124)의 외부 표면(126)에서의 그루브들(130)에 밀봉 요소들(132), 압출 방지 링들(134), 와이퍼 요소들(142) 및 지지 요소들(144)을 먼저 위치시킴으로써 준비된다. 밀봉 요소들, 와이퍼들 및 베어링들은 매끄럽게 될 수 있고, 튜브(124)의 단부(151)는 단부(148)로부터 슬리브(136) 안으로 동축으로 삽입된다. 슬리브로의 튜브의 삽입은 단부(148)에서 슬리브(136)의 내부 상에 챔퍼(chamfer)(160)에 의해 가능하게 된다. 챔퍼(160)는 튜브(124)를 안내하고 밀봉 요소들(132), 와이퍼 요소들(142) 및 지지 요소들(144)의 압축을 개시하기 위해 도입부(lead-in)로서 작용한다. 슬리브(136)의 내부 표면(140)은 또한 튜브와 슬리브 사이의 슬라이딩 운동을 용이하게 하기 위해 매끄럽게 될 수 있다. 슬리브(136)(도 10을 참조) 상의 표면(146)이 아직 설치되지 않아서, 슬리브가 튜브(124) 상의 표면(150)을 한정하는 상승된 그루브 표면(154)에 걸쳐 지나가도록 하는 것이 주지된다. 밀봉 요소들이 슬리브의 매끄러운 내부 표면(140)과 맞물리도록 튜브(124)를 슬리브(136)에 삽입하기 위해 상당한 힘을 가할 때, 튜브 및 슬리브의 각각의 외부 표면들(126 및 138)에 러그들(162)을 부착하고, 러그들 사이에 나사산 형성된 로드들(164)을 이어지게 하는 것이 유리하다. 로드들(164) 상에서 너트들(166)을 조임으로써, 튜브(124)를 슬리브(136)에 균일하게 힘을 가할 수 있어서, 밀봉 요소들을 코킹(cock)하거나 손상을 주지 않는데, 이것은 튜브와 슬리브 사이의 상당한 압축을 받는다. 일단 슬리브(136)의 단부(148)가 튜브(124) 상의 표면(150)을 지나면, 세그먼트들(156)은 표면(146)(도 10을 참조)을 제공하는 플랜지(157)를 형성하기 위해 슬리브(136)의 단부(148)에 볼트 연결될 수 있다. 나사산 형성된 로드들(164)은 제거될 수 있고, 팽창 접합부(122)의 조립은 도 10에 도시된 바와 같이 완료된다.
도 13은 파이프 라인에 장착된 예의 팽창 접합부(122)를 도시한다. 파이프 라인의 부분의 제 1 파이프 요소(168)는 튜브(124)의 단부(152)에 연결되고, 제 2 파이프 요소(170)는 슬리브(136)의 단부(153)에 연결된다. 이 예에서, 파이프 요소들(168 및 170)과의 팽창 접합부(122)의 연결은 팽창 접합부들 및 파이프 요소들의 단부들을 둘러싸는 함께 볼트 연결된 개별적인 세그먼트들(30)을 포함하는 기계적 파이프 결합부들(28)(또한 도 2를 참조)에 의해 달성된다. 튜브 단부(152) 및 슬리브 단부(153), 뿐 아니라 파이프 요소들(168 및 170)의 단부들은 세그먼트들(30)로부터 연장하는 방사상 안쪽으로 돌출하는 키들(32)을 수용하는 원주 그루브들(172)을 갖는다. 각 세그먼트들(30)의 키들(32)은 파이프 요소들(168 및 170)에서의 그루브들(172) 및 팽창 접합 구성 요소들{튜브(124) 및 슬리브(136)}와 맞물리고, 단부 간의 관계로 이들을 기계적 잠금하고, 키들 및 그루브들의 접속은 양의 기계적 맞물림을 제공한다. 가스킷들(34)은 파이프 요소들과 팽창 접합부 사이의 각 경계면 주위에서 원주 방향으로 연장하고, 유체 밀폐 연결을 제공하기 위해 파이프 요소들 및 팽창 접합부 상의 밀봉 표면들에 대해 세그먼트들에 의해 압축된다. 대안적으로, 파이프 요소들(168 및 170)과 팽창 접합부(122) 사이의 연결은 파이프 요소들 및 팽창 접합부들의 단부들에서 방사상 바깥쪽으로 연장하는 접속 플랜지들에 의해 달성될 수 있고, 플랜지들은 함께 볼트 연결된다. 용접은 또한 연결을 위한 옵션이지만, 기계적 결합 방법들(즉, 세그먼트화 및 플랜지형 결합부들)은 설치 및 제거의 용이함의 장점을 갖고, 이것은 파이프 라인을 구성할 때, 그리고 나중에 이들이 마모할 때 팽창 접합부들의 교체를 위해 유용할 수 있다.
튜브(124)보다 짧은 슬리브(136)를 갖는 것의 장점은 도 13에 도시되며, 이것은 튜브(124)의 단부(151)가 하류의 파이프 요소(170)로 연장하도록 하기 때문이다. 팽창 접합부(122)를 통한 흐름의 바람직한 방향이 있으며, 이것은 튜브 단부(152)로부터 튜브 단부(151)로 가는 것이 주지된다. 튜브(124)는 단부(152)로부터 단부(151)로의 점진적인 내부 테이퍼를 갖는 보어(174)로 설계되어, 또한 교란을 야기할 수 있는 흐름에 대한 분열들을 피하면서, 슬리브(136) 및 파이프 요소(170)에 삽입되도록 한다. 이러한 설계는, 오일 지지 타르 모래들 또는 광미사들과 같은 높은 미립자 함량을 갖는 슬러리들이 파이프 네트워크를 통해 운송될 때 튜브(124)의 연마 마모를 감소시킨다. 하류의 파이프 요소(170)로의 튜브 단부(151)의 삽입은 흐르는 슬러리가 슬리브(136)의 매끄러운 내부 표면(140)과 접촉하는 것을 방지하여, 팽창 접합부를 통하는 흐름으로 인한 연마로부터 이러한 표면을 보호한다.
팽창 접합부(122)의 동작은 도 13을 이용하여 쉽게 가시화될 수 있다. 예를 들어, 주변 온도에서의 증가는 파이프 라인을 따르는 파이프 요소들이 길이 면에서 증가하도록 한다. 그 결과, 팽창 접합부(122)는 압축력을 경험하며, 이는 접합부의 각 단부에 연결된 파이프의 길이들이 더 길어지게 성장하기 때문이다. 압축력은 튜브(124)의 단부(152)와 스리브(136)의 단부(153)에서 팽창 접합부(122)에 가해진다. 이것은 슬리브 및 튜브가 서로를 향해 축 방향으로 반대 방향들로 이동하도록 하고, 이것은 이러한 운동에 대한 상당한 제약이 밀봉 요소들(132){및 튜브(124) 상에 고정된 다른 구성 요소들}과 슬리브(136)의 내부 표면(140) 사이의 마찰이어서, 이것이 가해진 축 방향 힘에 저항할 수 없기 때문이다. 유사하게, 주변 온도에서의 감소를 통해, 파이프 라인은 냉각되고, 수축하여, 팽창 접합부(122) 상에 응력을 가한다. 축 방향으로 수축하는 파이프 라인은 튜브 및 슬리브를 반대 방향들로 잡아당기고, 다시 축 방향 운동에 대해 상당한 제약은 단지 밀봉 요소들(132){및 튜브(124) 상에 고정된 다른 구성 요소들}과 슬리브(136)의 내부 표면(140) 사이의 경계면에서의 마찰이며, 이것은 상대 운동을 허용하기 위해 극복된다. 특정 응용들에서, 스틸 파이프 라인에 대해, 스틸의 선형 팽창 계수는 온도에서의 매 100℉ 변화에 대해 파이프 라인의 매 100 피트에 대해 인치의 3/4의 길이에서의 변화에 기인한다. 주변 온도 변동 및 팽창 접합부들 사이의 파이프 라인의 길이들의 범위에 따라, 팽창 접합부(122)는 진행의 최대 약 40 인치를 수용해야 할 수 있다.
넓은 범위의 축 방향 진행을 위해 팽창 접합부들(122)을 설계할 수 있지만, 종종 동일한 축 방향 진행 범위를 갖는 팽창 접합부들을 제조하고, 단일 팽창 접합부에 의해 수용될 수 있는 것보다 더 많은 진행이 특정 설비에 요구되는 계산들이 예상될 때 이들 팽창 접합부들을 직렬로 배치하는 것이 경제적인 것으로 발견된다.
도 14에 도시된 바와 같이, 튜브(124)와 슬리브(136) 사이의 맞물림 정도를 나타내기 위해 팽창 접합부(122) 상의 외부적으로 가시적인 표시자/정지부(194)를 이용하는 것이 유리하다. 이 예에서, 표시자/정지부(194)는 튜브(124)의 외부 표면(126)에 부착된 제 1 러그(196)와, 슬리브(136)의 외부 표면(138)에 부착된 제 2 러그(198)를 포함한다. 로드(200)는 러그들 중 어느 하나, 이 예에서 튜브(124) 상의 러그(196)에 부착될 수 있고, 슬리브(136) 상의 다른 러그(198)에서의 구멍(202)을 통과할 수 있다. 로드(200)는 예를 들어 길이 크기로 교정될 수 있고, 튜브(124)와 슬리브(136) 사이의 상대 운동 및 위치를 측정하도록 작용한다. 표시자/정지부(194)는, 팽창 접합부(122)가 파이프 라인에 설치되어 예상된 파이프 라인 길이 편위들을 수용하기 위해 팽창과 수축 모두에서 충분한 진행 길이가 있을 때, 초기에 튜브에 대해 슬리브를 위치시키는데 사용될 수 있다. 표시자/정지부(194)의 정지 기능을 완수하기 위해, 로드(200)는 방사상 바깥쪽으로 연장하는 돌출부(204)를 가질 수 있어서, 러그(198)와 맞물리고, 슬리브와 튜브 사이의 상대 운동을 한정한다. 이 예에서, 돌출부는 로드(200)의 단부에 볼트 연결된 워셔이지만, 또한 다른 형태들의 돌출부가 사용될 수 있고, 슬리브와 튜브 사이의 운동을 위한 정지 지점을 설정하기 위해 로드(200)를 따라 임의의 지점에서 조정가능하게 위치될 수 있다는 것이 구상된다. 다수의 표시자/정지부들(194)은 물론 팽창 또는 수축으로부터 부하를 분배하기 위해 정지부들로서 사용될 수 있고, 다수의 돌출부들이 사용될 수 있고, 예를 들어, 접합부의 팽창 및 수축 모두에 대한 제한들이 달성되도록 러그(198)의 어느 한 면 상에서 하나의 돌출부가 사용될 수 있다. 표시자/정지부(194)의 이용은, 다수의 팽창 접합부들(122)이 파이프 라인 운동을 수용하도록 동작하기 위해 모든 팽창 접합부들에 힘을 가하도록 직렬로 사용될 때 유리하다. 하나의 팽창 접합부가 직렬로 있는 다른 팽창 접합부들보다 튜브와 슬리브 사이에 더 낮은 마찰력들을 가질 수 있다는 것이 인식될 수 있다. 그러므로, 표시자/정지부(194)에 대해 그렇지 않으면, 이러한 하나의 팽창 접합부는 모든 운동을 가할 수 있고, 이것은 파이프 라인 수축에 대해, 튜브와 슬리브 사이의 맞물림 해제를 초래할 수 있다.

Claims (45)

  1. 파이프 요소들을 연결시키기 위한 팽창 접합부(expansion joint)로서,
    외부 표면과, 대항하게 배치된 제 1 및 제 2 단부들을 갖는 튜브와;
    대항하게 배치된 제 1 및 제 2 단부들을 갖는 슬리브로서, 상기 슬리브는 상기 튜브의 적어도 일부분을 둘러싸게 위치되고, 상기 일부분은 상기 튜브의 상기 제 2 단부를 포함하는, 슬리브와;
    상기 슬리브로부터 분리되고, 상기 제 1 단부에 제거가능하게 부착가능한 링으로서, 상기 링은 상기 튜브를 둘러싸고, 상기 튜브의 상기 외부 표면을 향하는 내부 표면을 갖는, 링과;
    상기 링과 상기 슬리브의 상기 제 1 단부 사이에 위치된 결합부(coupling)로서, 상기 결합부는 상기 링을 상기 슬리브에 제거가능하게 부착하는, 결합부와;
    상기 링의 상기 내부 표면 상에 장착되고, 상기 튜브의 상기 외부 표면과 밀봉되게 맞물리는 밀봉부(seal)로서, 상기 링 및 상기 슬리브는 상기 튜브에 대해 축 방향으로 슬라이딩가능하게 이동되는, 밀봉부를
    포함하는, 팽창 접합부.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 튜브의 상기 제 1 단부는 단부 내에 원주 그루브를 갖는 바깥쪽으로 향하는 표면을 갖는, 팽창 접합부.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합부는 상기 튜브를 둘러싸는 단부 간에 접합된 복수의 아치형 세그먼트들을 갖고, 상기 세그먼트들 각각은 서로 이격된 관계로 위치된 제 1 및 제 2의 방사상 안쪽으로 돌출하는 키들(keys)을 갖고,
    상기 링은 링 내에 원주 그루브를 갖는 바깥쪽으로 향하는 표면을 갖고,
    상기 슬리브는 슬리브 내에 원주 그루브를 갖는 상기 제 1 단부에 위치된 바깥쪽으로 향하는 표면을 갖고, 제 1 키는 상기 링에서의 상기 원주 그루브와 맞물리고, 제 2 키는 상기 슬리브에서 상기 원주 그루브와 맞물리는, 팽창 접합부.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 슬리브는 그 안의 원주 그루브를 갖는 상기 제 2 단부에 위치된 바깥쪽으로 향하는 표면을 갖는, 팽창 접합부.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 밀봉부는
    상기 링의 내부 표면에 위치된 적어도 하나의 안쪽으로 향하는 원주 그루브와;
    상기 적어도 하나의 그루브 내에 위치된 밀봉 요소를
    포함하는, 팽창 접합부.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 밀봉 요소는 O-링을 포함하는, 팽창 접합부.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 그루브 내에 위치된 압출 방지 링을 더 포함하는, 팽창 접합부.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 압출 방지 링은 탄성 중합체로 형성되는, 팽창 접합부.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 밀봉부는
    상기 링의 내부 표면에 위치된 복수의 안쪽으로 향하는 원주 그루브들과;
    상기 그루브들 중 각 하나 내에 각각 위치된 복수의 밀봉 요소들을
    포함하는, 팽창 접합부.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 밀봉 요소들은 O-링들을 포함하는, 팽창 접합부.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 그루브들 중 각 하나 내에 각각 위치된 복수의 압출 방지 링들을 더 포함하는, 팽창 접합부.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 압출 방지 링들은 탄성 중합체로 형성되는, 팽창 접합부.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 링의 내부 표면에 위치된 적어도 하나의 안쪽으로 향하는 원주 그루브와;
    상기 적어도 하나의 그루브 내에 위치된 적어도 하나의 지지 요소를
    더 포함하는, 팽창 접합부.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 링의 내부 표면에 위치된 적어도 하나의 안쪽으로 향하는 원주 그루브와;
    상기 적어도 하나의 그루브 내에 위치된 적어도 하나의 와이퍼 요소를
    더 포함하는, 팽창 접합부.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 밀봉부는
    상기 링의 상기 내부 표면으로부터 방사상 안쪽으로 돌출하는 숄더와;
    상기 튜브를 둘러싸고, 상기 링의 상기 내부 표면과 상기 튜브의 상기 외부 표면 사이에서 상기 숄더에 인접하게 위치된 패킹 물질(packing material)과;
    상기 링에 부착되고 상기 튜브를 둘러싸는 후프(hoop)로서, 상기 후프는 상기 패킹 물질에 인접하게 위치되고, 상기 패킹 물질은 상기 후프와 상기 숄더 사이에 포획되는, 후프를
    포함하는, 팽창 접합부.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 후프는 상기 숄더에 대해 상기 패킹 물질을 압축하기 위해 상기 링에 상대적으로 축 방향으로 이동가능한, 팽창 접합부.
  17. 제 16 항에 있어서,
    복수의 조정가능 패스너들로서, 상기 패스너 각각은 상기 후프와 상기 링 사이로 연장하는, 복수의 조정가능 패스너들을 포함하고,
    상기 패스너들의 조임은 상기 패키지 물질을 압축하기 위해 상기 후프를 상기 링쪽으로 이동시키는, 팽창 접합부.
  18. 제 17 항에 있어서, 복수의 스프링들을 더 포함하고, 상기 스프링들의 각 하나는 상기 패스너들 중 하나에 장착되고, 상기 후프를 상기 링쪽으로 편향시키기 위해 상기 후프와 맞물리는, 팽창 접합부.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 튜브의 상기 제 1 단부에 위치된 입구 세그먼트를 더 포함하는, 팽창 접합부.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 입구 세그먼트는 직선 원뿔형 테이퍼와, 오목 내부 표면 부분과 볼록 내부 표면 부분 사이의 전이를 표시하는 굴곡점을 갖는 s-형태로 구성되는 그룹으로부터 선택된 형태를 갖는 내부 표면을 갖는, 팽창 접합부.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 입구 세그먼트 내에 위치된 라이너를 더 포함하는, 팽창 접합부.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 라이너는 단부로부터 바깥쪽으로 연장하는 플랜지를 포함하고, 상기 플랜지는 상기 라이너를 그에 제거가능하게 부착하기 위해 상기 입구 세그먼트의 단부에 볼트 연결(bolted)되는, 팽창 접합부.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 라이너는 직선 원뿔형 테이퍼와, 오목 내부 표면 부분과 볼록 내부 표면 부분 사이의 전이를 표시하는 굴곡점을 갖는 s-형태로 구성되는 그룹으로부터 선택된 형태를 갖는 내부 표면을 갖는, 팽창 접합부.
  24. 제 19 항에 있어서, 상기 입구 세그먼트는 상기 튜브의 상기 제 1 단부로부터 분리되고, 제거가능하게 부착되고, 상기 입구 세그먼트는 대항하게 배치된 제 1 및 제 2 단부들을 갖는, 팽창 접합부.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 튜브의 상기 제 1 단부와 상기 입구 세그먼트의 상기 단부들 중 하나 사이에 위치된 제 2 결합부를 더 포함하고, 상기 제 2 결합부는 상기 입구 세그먼트를 상기 튜브에 제거가능하게 부착되는, 팽창 접합부.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 2 결합부는 상기 튜브를 둘러싸는 단부마다 결합된 복수의 아치형 세그먼트들을 갖고, 상기 세그먼트들 각각은 서로 이격된 관계로 위치된 제 1 및 제 2의 방사상 안쪽으로 돌출하는 키들을 갖고,
    상기 튜브의 상기 제 1 단부는 그 안에 원주 그루브를 갖는 바깥쪽으로 향하는 표면을 갖고,
    상기 입구 세그먼트의 상기 제 1 단부는 그 안에 원주 그루브를 갖는 바깥쪽으로 향하는 표면을 갖고, 상기 제 1 키는 상기 튜브에서 상기 원주 그루브와 맞물리고, 상기 제 2 키는 상기 입구 세그먼트에서 상기 원주 그루브와 맞물리는, 팽창 접합부.
  27. 제 1 항에 있어서,
    상기 튜브의 상기 외부 표면으로부터 바깥쪽으로 돌출하는 제 1 러그와;
    상기 링의 외부 표면으로부터 바깥쪽으로 돌출하는 제 2 러그와;
    상기 러그들 중 하나에 부착되고, 상기 러그들 중 다른 하나에서 개구부를 통해 연장하는 로드로서, 상기 로드는 안내하고, 상기 튜브와 상기 링 사이의 상대 운동의 표시자인, 로드를
    포함하는, 팽창 접합부.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 로드는 상기 제 1 러그에 부착되는, 팽창 접합부.
  29. 제 27 항에 있어서, 상기 로드는 로드로부터 방사상 바깥쪽으로 연장하는 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부는 상기 튜브와 상기 링 사이의 상대 운동을 한정하기 위해 상기 제 2 러그와 맞물릴 수 있는, 팽창 접합부.
  30. 제 27 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 러그들 사이에 위치된 엑추에이터를 더 포함하고, 상기 엑추에이터는 힘을 상기 러그들에 가압하고 상기 링과 상기 튜브를 서로에 대해 이동시키는, 팽창 접합부.
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 엑추에이터는 유압 엑추에이터를 포함하는, 팽창 접합부.
  32. 파이프 요소들을 연결시키기 위한 팽창 접합부로서,
    외부 표면과, 대항하게 배치된 제 1 및 제 2 단부들을 갖는 튜브와;
    상기 튜브의 적어도 부분을 둘러싸게 위치된 슬리브로서, 상기 슬리브는 상기 튜브의 상기 외부 표면을 향하는 내부 표면을 갖고, 상기 슬리브 및 상기 튜브는 서로에 대해 길이 방향으로 슬라이딩가능하게 이동가능한, 슬리브와;
    상기 튜브의 상기 외부 표면과 상기 슬리브의 상기 내부 표면 사이에 위치된 밀봉부와;
    상기 튜브의 상기 외부 표면으로부터 횡방향으로 돌출하는 제 1 표면으로서, 상기 제 1 표면은 상기 튜브의 상기 제 1 단부와 상기 밀봉부 사이에 위치된, 제 1 표면과;
    슬리브의 상기 내부 표면으로부터 상기 튜브로 횡방향으로 돌출하고, 상기 제 1 및 제 2 표면들이 서로 접촉할 때 상기 튜브와 상기 슬리브 사이의 상대적인 슬라이딩 운동을 한정하도록 상기 제 1 표면과 맞물릴 수 있는, 제 2 표면을
    포함하는, 팽창 접합부.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 슬리브는 상기 튜브의 길이보다 작은 길이를 갖는, 팽창 접합부.
  34. 제 32 항에 있어서, 상기 튜브의 상기 제 2 단부는 상기 슬리브로부터 축 방향으로 바깥쪽으로 돌출하는, 팽창 접합부.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 튜브의 상기 제 1 단부는 단부 내에 원주 그루브를 갖는 바깥쪽으로 향하는 표면을 갖는, 팽창 접합부.
  36. 제 35 항에 있어서, 상기 튜브의 상기 제 1 단부에 말단인 상기 슬리브의 단부는 슬리브 내에 원주 그루브를 갖는 바깥쪽으로 향하는 표면을 갖는, 팽창 접합부.
  37. 제 32 항에 있어서, 상기 제 2 표면은 상기 튜브의 상기 제 1 단부를 향하는 상기 슬리브의 단부에 부착된 플랜지를 포함하는, 팽창 접합부.
  38. 제 37 항에 있어서, 상기 플랜지는 복수의 세그먼트들로 형성되는, 팽창 접합부.
  39. 제 32 항에 있어서, 상기 밀봉부는
    상기 제 1 및 제 2 단부들 사이에 상기 튜브의 상기 외부 표면에 위치된 적어도 하나의 바깥쪽으로 향하는 원주 그루브와;
    상기 적어도 하나의 그루브 내에 위치된 O-링을
    포함하는, 팽창 접합부.
  40. 제 39 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 그루브 내에 위치된 압출 방지 링을 더 포함하는, 팽창 접합부.
  41. 제 32 항에 있어서, 상기 밀봉부는
    상기 제 1 및 제 2 단부들 사이에서 상기 튜브의 상기 외부 표면에 위치된 복수의 바깥쪽으로 향하는 원주 그루브들과;
    상기 그루브들 중 각 하나 내에 각각 위치된 복수의 O-링들을
    포함하는, 팽창 접합부.
  42. 제 41 항에 있어서, 상기 그루브들 중 각 하나 내에 각각 위치되는 복수의 압출 방지 링들을 더 포함하는, 팽창 접합부.
  43. 제 32 항에 있어서,
    상기 튜브의 상기 외부 표면으로부터 바깥쪽으로 돌출하는 제 1 러그와;
    상기 슬리브의 외부 표면으로부터 바깥쪽으로 돌출하는 제 2 러그와;
    상기 러그들 중 하나에 부착되고, 상기 러그들 중 다른 하나에서 개구부를 통해 연장하는 로드로서, 상기 로드는 안내하고, 상기 튜브와 상기 슬리브 사이의 상대 운동의 표시자인, 로드를
    더 포함하는, 팽창 접합부.
  44. 제 43 항에 있어서, 상기 로드는 상기 제 1 러그에 부착되는, 팽창 접합부.
  45. 제 44 항에 있어서, 상기 로드는 로드로부터 방사상 바깥쪽으로 연장하는 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부는 상기 튜브와 상기 슬리브 사이의 상대 운동을 한정하기 위해 상기 제 2 러그와 맞물릴 수 있는, 팽창 접합부.
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