KR20140131588A - 고용량 라디얼 핏 커플링 볼트 - Google Patents

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Abstract

고용량 라디얼-핏 커플링 볼트(또는 "확장 슬리브 볼트")는 텐셔닝 로드가 적용될 수 있는 볼트의 생크에 대해 한 쌍의 테이퍼된 슬리브(tapered sleeve)를 가진다. 돌출 가능한 링(extrudable ring), 또는 압축 링은 생크의 하나의 말단에 있는 헤드 너트 또는 헤드 플랜지 및, 내부 슬리브의 하나의 말단 사이에 삽입된다. 텐셔닝 로드는 생크에 적용되고, 내부 슬리브는 외부 슬리브가 디아메트리컬리(diametrically)하게 확장하도록 한다. 프리셋 로드 리미트(preset load limit)에서, 돌출 가능한 링은 헤드 너트와 돌출 가능한 링 사이의 드라이브 피스톤 내의 적어도 하나의 보어(bore)를 통해 돌출되어, 텐셔닝 로드가 완전히 적용될 때까지 생크가 내부 슬리브에 관하여 이동하도록 한다. 그 대신에, 드라이브 멤버는 헤드 너트 또는 헤드 플랜지와 압축 링 사이에 제공되고, 프리셋 리미트에서, 압축 링은, 텐셔닝 로드가 완전히 적용될 때까지 생크가 내브 슬리브에 관하여 이동하도록 한다.

Description

고용량 라디얼 핏 커플링 볼트{HIGH-CAPACITY RADIAL FIT COUPLING BOLTS}
본 발명은 고용량 라디얼 핏 커플링 볼트(high-capacity radial fit coupling bolt)에 관한 것이다. (이러한 볼트는 또한 "확장 슬리브 볼트(expanding sleeve bolt)"라고 알려져 있다.)
본 발명은 특히 엔지니어링 컴포넌트를 함께 단단하게 고정시키기 위해 사용되는 고용량 라디얼 핏 커플링 볼트에 관한 것이지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 볼트를 위한 잠재적인 사용 예들은 연결 파이프라인 플랜지(connecting pipeline flange), 드라이브 커플링(drive coupling), 머쉬너리 마운팅(machinery mounting) 및 이와 유사한 것을 포함한다.
주의(Nota Bene(NB)): 다음의 논의는 배경 기술 정보(background information)에만 해당하는 것이고, 기술 분야의 보통의 일반적인 지식(common general knowledge(CGK))에 대한 설명으로 고려되어서는 안 된다.
전동축(power transmission shaft)를 위한 드라이브 커플링(drive coupling)의 사양(specification)을 수립할 때, 엔지니어(engineer)는 (a) 커플링 직경(coupling diameter), (b) 전력 처리량(power throughput) 및 (c) 볼트 사이즈(bolt size), 프리퀀시(frequency) 및 인장 로드 요건(tensile load requirement)을 예측하기 위해 사용되는 물질과 같은 요소(factor)들을 고려하는 공식(formulae)에 의해 필요로 되는 볼트의 사이즈를 계산한다. 송전(power transmission)은 서로 반대편의 커플링 면(opposing coupling face) 사이의 마찰 그립(frictional grip)을 통해 이상적으로 만들어지나, 동작 동안 볼트의 생크를 겨눌 수 있는 전단력(shear force)에 대한 저항(resistance)을 보통 또한 고려할 것이다. 전단력은 진동(vibration), 슬리피지(slippage) 및/또는 볼트 텐션의 부족(lack of bolt tension)의 결과로 발생할 수 있고, 각각의 볼트 생크에 대한 커플링 볼트 홀의 충돌(impingement)은 종종 이러한 컴포넌트에 손상을 입히고 왜곡시키고, 디스어셈블리(disassembly)를 극도로 어렵게 한다. 모든 볼트 내의 특정 볼트 텐션의 적용 및 유지는 드라이브 커플링의 효험(efficacy)을 유지하는데 필수적이라는 것을 알 수 있다. 드라이브 커플링 내의 볼트 생크 및 각각의 볼트 홀 사이의 허용오차(tolerance)에 의해 형성된 일부 보이드(void)를 채우기 위해 라디얼리(radially)하게 확장할 수 있는 볼트가 실질적으로 커플링 면의 일부 슬리피지를 제한하는 것을 보조할 것이라는 것을 또한 알 수 있다.
몇 년 동안 이러한 용량(capacity)을 가지는 볼트를 사용하는 것은 일반적이었다. "라디얼 핏 커플링 볼트(Radial Fit Coupling Bolts)"라고 보통 알려진 최근에 사용되는 타입에서는, 볼트 컴포넌트는 각 말단에서 스크류-스레드(screw-thread)된 부분과 함께 생크의 중간부(midsection)에서 크고, 테이퍼된 부분(enlarged, tapered portion)을 가지도록 제조된다. 볼트의 테이퍼된 부분은, 드라이브 커플링 컴포넌트 내의 정렬된 볼트 홀을 통한 위치에 클램프(clamp)되도록 배치될 때, 테이퍼된 슬리브(tapered sleeve)로 생크의 테이퍼된 부분을 드로우(draw)하는 액션(action)에 의해 디아메트리컬리(diametrically)하게 확장되는 컴플리멘터리한 모양의 테이퍼된 슬리브(complementary-shaped tapered sleeve) 내에 제공된다. 이러한 디아메트리컬(diametrical)한 확장은 슬리브가 커플링 컴포넌트를 통해 볼트 홀을 완전히 채울 때까지 적용된 힘(applied force)에 대한 응답으로 지속될 것이다.
일반적으로 생크의 중앙부(central portion)의 외부 테이퍼된 표면(external tapered surface)과 슬리브의 내부 표면은 아주 양질의 마무리(very fine finish)로 제조되어야 하고, 표면은 광택이 나도록 요구될 수 있다. 또한, "트랙(track)"은 생크의 중앙부의 테이퍼된 표면 내에 만들어질 수 있다. 내부 테이퍼는 외부 슬리브 내에 고정될 수 있고 볼트를 튀어나오게 하기 위해 압력 하의 오일 주입(injection of oil under pressure)을 요구하는 것을 제거하고 슬리브가 붕괴되도록 하는 것은 어려워질 수 있고; 슬리브가 디아메트리컬리하게 확장될수록, "트랙" 위에 가로놓이는 부분은 동일한 정도(same extent)까지 확장되지 않는다. 볼트에 의해 고정된 컴포넌트가 릴리즈(release)(release)될 때, 슬리브는 생크의 중앙부에 대해 잼(jam)될 수 있고 컴포넌트 내의 정렬된 볼트 홀과 상대적으로 높은 마찰 결합(relatively high frictional engagement)이 되고, 볼트 홀로부터 볼트를 릴리즈(release)(release)시키기 위해 예를 들면, 압력에 의해 적용된 상당한 힘(considerable force)을 요구한다.
이러한 알려진 볼트의 제조자(manufacturer)는 (커플링 컴포넌트 중 하나와 결합하기 위해) 백 너트(back nut)가 볼트 생크의 하나의 말단에서 스크류-스레드(screw-thread)된 부분에 핏(fit)되고; 텐셔닝 로드(tensioning load)가 볼트 생크의 다른 말단으로 적용되고; 및, 슬리브의 기대 확장(desired expansion)이 달성될 때, 생크의 텐션된 다른 말단이 그 때 그 말단 상의 너트를 꽉 조이는 것에 의해 제자리에(in place) 고정될 수 있고, 너트는 커플링 컴포넌트 중 제2 커플링 컴포넌트와 결합하기를 추천한다.
이러한 디자인은 슬리브의 오리지널(original) "셋팅(setting)"이 접착 마찰(sticking friction)을 통해 제자리에(in place) 볼트를 고정시킬 것이라는 점에서 명확한 단점을 보여준다. 따라서, 볼트가 제자리에(in place) 백 너트와 텐션(tension)될 때, 아주 약간의 적용된 인장 로드는 그 정반대의 말단을 텐션(tension)하고 백 너트를 고정하기 위해 생크의 테이퍼된 부분을 지나 옮겨질 것이다. 이는 또한 그 말단으로부터 생크를 꽉 조이는 것에 의해 바로잡아질 수 있으나, 슬리브의 디아메트리컬(diametrical)한 확장을 야기하는 "셋팅" 력("setting" force)을 감소시키는 효과를 가질 것이다.
본 발명의 과제는 고용량 라디얼 핏 커플링 볼트 또는 고용량 확장 슬리브 볼트를 위한 디자인을 제공하는 것이고 선행 기술의 문제점을 극복하거나 적어도 개선하는 것이다.
본 발명의 다른 과제들은 아래의 기재로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 일 실시예에서, 본 발명은 적어도 두 개의 컴포넌트를 함께 고정시키기 위한 고용량 라디얼 핏 커플링 볼트 어셈블리 또는 고용량 확장 슬리브 볼트 어셈블리이고,
어셈블리는,
제1 및 제2 말단부(first and second end portions) 사이에 들어가는 실질적으로 실린더형인 중앙부(substantially cylindrical central portion)를 가지는 생크(shank);
생크의 중앙부의 적어도 일부를 둘러싸고, 컴플리멘터리(complimentary)한 각각의 외부 및 내부 테이퍼된 결합 면(tapered engagement face)을 가지는 각각의 내부 및 외부 슬리브; 및
내부 슬리브의 제1 말단(first end)과 생크의 제1 말단부에 있거나 인접한 드라이브 피스톤(drive piston) 사이에 삽입되는 돌출 링(extrusion ring)을 포함하고, 드라이브 피스톤은 돌출 링에 오픈(open)된 적어도 하나의 축 방향 보어(axial bore)를 가지되;
텐셔닝 로드(tensioning load)가 생크의 제2 말단부로 점점 더 적용될수록 내부 및 외부 슬리브 사이의 상대적인 축 방향 움직임(axial movement)은, 외부 슬리브가 프리셋 리미트(preset limit)까지 적어도 두 개의 컴포넌트와의 결합으로 디아메트리컬리(diametrically)하게 확장하도록 할 것이고, 돌출 링은 적어도 하나의 축 방향 보어를 통해 적어도 부분적으로 돌출될 것이고, 이로 인해 생크가 내부 및 외부 슬리브와 적어도 두 개의 컴포넌트에 관하여 이동하도록 배열된다.
본 발명의 제2 실시예에서, 본 발명은 적어도 두 개의 컴포넌트를 함께 고정시키기 위한 고용량 라디얼 핏 커플링 볼트 어셈블리 또는 고용량 확장 슬리브 볼트 어셈블리이고,
어셈블리는,
제1 및 제2 말단부 사이에 들어가는 실질적으로 실린더형인 중앙부(substantially cylindrical central portion)를 가지는 생크;
생크의 중앙부의 적어도 일부를 둘러싸고, 컴플리멘터리(complimentary)한 각각의 외부 및 내부 테이퍼된 결합 면(tapered engagement face)을 가지는 각각의 내부 및 외부 슬리브; 및
내부 슬리브의 제1 말단(first end)과 생크의 제1 말단부에 있거나 인접한 드라이브 멤버(drive member) 사이에 삽입되는 압축 링(compression ring)을 포함하되;
텐셔닝 로드(tensioning load)가 생크의 제2 말단부로 점점 더 적용될수록 내부 및 외부 슬리브 사이의 상대적인 축 방향 움직임은, 외부 슬리브가 프리셋 리미트(preset limit)까지 적어도 두 개의 컴포넌트와의 결합으로 디아메트리컬리(diametrically)하게 확장하도록 할 것이고, 압축 링은, 생크가 내부 및 외부 슬리브와 적어도 두 개의 컴포넌트에 관하여 이동하도록 한다.
상기 텐셔닝 로드가 처음으로 생크의 제2 말단에 적용될 때, 압축 링은 외부 슬리브에 관하여 내부 슬리브를 축 방향으로 이동시켜서 외부 슬리브를 디아메트리컬리(diametrically)하게 확장시키고, 반면에 생크는 내부 슬리브에 관하여 이동하도록 하고 이로 인해(thereby) 텐셔닝 로드는 생크의 전체 길이(full length)를 따라 적용되도록 한다.
상기 제1 말단부는 내장 헤드 플랜지로 형성되고; 또는 헤드 너트를 제공받도록 스크류-스레드(screw-thread)되고; 헤드 플랜지 또는 헤드 너트는 컴포넌트 중 하나의 말단 상의 어부트먼트 면(abutment face)과 결합 가능하다.
상기 헤드 플랜지 또는 헤드 너트는, 헤드 멤버(head member)의 외부 고리모양 면과 결합하기 위해, 하나의 컴포넌트 내의 볼트 홀(bolt hole) 및 생크의 제1 말단부에 의해 정의된 제1 고리모양 캐비티(annular cavity)로 연장되는 고리모양 링 부분을 가지고, 헤드 멤버의 내부 면은 내부 슬리브의 제1 말단과 결합한다.
상기 생크의 제2 말단부는 스크류-스레드되거나 그렇지 않다면 프로파일되어, 텐셔닝 장치에 의해 릴리즈(release) 가능하게 결합되고, 제2 말단 부분 상의 텐셔닝 장치 또는 텐셔닝 너트는 외부 슬리브의 외부 고리모양 말단 면과 결합 가능하다.
상기 외부 슬리브는 컴포넌트 중 제2 컴포넌트와 결합하는 고리모양 내부 면과 함께, 고리모양 외부 면을 형성하는, 주변 플랜지를 가진다.
상기 내부 슬리브는 생크의 중앙부 상의 슬라이딩 가능한 이동을 위해 실린더형 보어(cylindrical bore)를 가지는 바디(body)를 가진다. 상기 바디의 제1 말단에 있는 주변 플랜지는 컴포넌트 중 제1 컴포넌트 내의 볼트 홀(bolt hole) 내에 슬라이딩 가능하게 제공되고 압축 링에 의해 결합된 하나의 말단에서 고리모양 어부트먼트 면을 제공한다.
상기 내부 슬리브의 외부 테이퍼된 결합 면과 외부 슬리브의 내부 테이퍼된 결합 면은 볼트 어셈블리의 세로 축에 대해 상대적으로 쉘로우(shallow)한 각도로 경사져있다. 상기 경사 각도는 10°보다 작고; 더 바람직하게는(more preferably) 7.5°보다 작고; 가장 바람직하게는(most preferably) 0.5° ~ 5°의 범위 내에 있다.
상기 내부 및 외부 슬리브는 상대적으로 가느다란 벽 두께(relatively thin wall thickness)를 가지는 적어도 외부 슬리부와 함께 금속 또는 합금으로 제조되어, 외부 슬리브가, 외부 슬리브 및 (적어도 두 개의 컴포넌트 내의) 정렬된 볼트 홀 세트(the set of aligned bolt holes) 사이의 작업 간격(working clearance)을 채우도록 디아메트리컬리하게 충분히 확장될 수 있도록 하고, 볼트 어셈블리는 텐셔닝(tensioning) 전에 그 안에(therein) 삽입되도록 할 수 있다. 일반적으로 작업 간격은 0.5mm를 초과하지 않을 것이고, 더 바람직하게는 0.3mm를 초과하지 않을 것이다.
그리스(grease), 흑연, 또는 다른 적절한 윤활유는 볼트 어셈블리가 조립되기 전에 테이퍼된 결합 면 중 적어도 하나에 적용되어, 볼트 어셈블리가 긴장 및 이완될 때 내부 및 외부 슬리브 사이에서 상대적인 축 방향 이동을 보조한다.
상기 생크, 드라이브 피스톤, 및 헤드 및 테일 너트는 고장력강(high-tensile steel)으로 제조된다.
상기 외부 슬리브는 컴포넌트 중 제2 컴포넌트의 볼트 홀 내에 슬라이딩 가능하게(slidably) 제공되는 실린더형 외부 면을 가진 바디를 가진다.
상기 드라이브 피스톤은 이를 통과하는(therethrough) 복수의 균등하게 간격을 둔 축 방향 보어(equally-spaced axial bore)를 가진다.
돌출 링은 "플로어블(flowable)" 물질으로 제조된다.
적절한 물질(suitable material)은 러버(rubber)(천연(natural) 및/또는 인조(synthetic)); 나일론(Nylon(상표)), 폴리에틸린(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 또는 이와 유사한 것을 포함하는 폴리머(polymer); 납(lead), 주석(tin) 또는 알루미늄(aluminium) 또는 그 합금과 같은 "소프트(soft)" 금속(metal);, 청동(bronze)과 같은 "하더(harder)" 금속; 또는 다른 적절한 "플로어블(flowable)" 물질을 포함한다.
본 발명의 제3 실시예에 따르면, 본 발명은 적어도 한 세트의 정렬된 볼트 홀을 가지는 적어도 두 개의 컴포넌트(component)를 함께 고정시키는 방법이고,
(a) 고용량 라디얼 핏 커플링 볼트 어셈블리를 컴포넌트 중 제1 컴포넌트의 말단 면으로부터 짧은 거리(small distance)만큼 선택적으로 이격된 내부 면을 가지는 헤드 플랜지 또는 헤드 너트(그리고, 선택적으로, 제1 컴포넌트의 볼트 홀 내에 제공되는 헤드 플랜지 또는 헤드 너트 상의 고리모양 말단부)와 함께 정렬된 볼트 홀 중 하나의 세트로 삽입하고,
(b) 내부 슬리브를 외부 슬리브로 축 방향으로 드로우(draw)하도록 생크의 제2 말단부로 텐셔닝 로드(tensioning load)를 적용하고,
(c) 외부 슬리브의 내부 테이퍼된 결합 면과 내부 슬리브 상의 외부 테이퍼된 결합 면 사이의 결합은, 외부 슬리브의 실린더형 외부 면이 디아메트리컬리하게 컴포넌트 내의 한 세트의 볼트 홀과의 결합으로 확장하도록 하고,
(d) 텐셔닝 로드가 또한 프리셋 리미트 이상으로 증가할 때, 돌출 링은 드라이브 피스톤 내의 적어도 하나의 축 방향 보어를 통해 적어도 부분적으로 돌출되어, 헤드 플랜지 또는 헤드 너트가 컴포넌트 중 제1 컴포넌트와 결합되고 기대 텐셔닝 로드(desired tensioning load)가 생크로 적용되어 적어도 두 개의 컴포넌트를 함께 고정시킬 때까지 생크가 내부 슬리브(그리고 그로 인한 컴포넌트(thereby the component))에 관하여 이동하도록 하는 단계들을 포함한다.
본 발명의 제4 실시예에 따르면, 본 발명은 적어도 한 세트의 정렬된 볼트 홀을 가지는 적어도 두 개의 컴포넌트를 함께 고정시키는 방법이고,
(a) 고용량 라디얼 핏 커플링 볼트 어셈블리를 컴포넌트 중 제1 컴포넌트의 말단 면으로부터 짧은 거리(small distance)만큼 선택적으로 이격된 내부 면을 가지는 헤드 플랜지 또는 헤드 너트(그리고, 선택적으로, 제1 컴포넌트의 볼트 홀 내에 제공되는 헤드 플랜지 또는 헤드 너트 상의 고리모양 말단부)와 함께 정렬된 볼트 홀 중 하나의 세트로 삽입하고,
(b) 내부 슬리브를 외부 슬리브로 축 방향으로 드로우(draw)하도록 생크의 제2 말단부로 텐셔닝 로드(tensioning load)를 적용하고,
(c) 외부 슬리브의 내부 테이퍼된 결합 면과 내부 슬리브 상의 외부 테이퍼된 결합 면 사이의 결합은, 외부 슬리브의 실린더형 외부 면이 디아메트리컬리하게 컴포넌트 내의 한 세트의 볼트 홀과의 결합으로 확장하도록 하고,
(d) 텐셔닝 로드가 또한 프리셋 리미트 이상으로 증가할 때, 압축 링은, 생크가 내부 및 외부 슬리브와 적어도 컴포넌트에 관하여 이동하도록 하는, 단계들을 포함한다.
(d) 단계 동안, 압축 링은 외부 슬리브에 관하여 내부 슬리브를 이동시켜 외부 슬리브를 디아메트리컬리하게 확장시키고, 반면에 생크는 내부 슬리브에 관하여 이동하도록 하고 이로 인해(thereby) 텐셔닝 로드는 생크의 전체 길이를 따라 적용되도록 하여 적어도 두 개의 컴포넌트를 함께 고정시킨다.
(d) 단계 후에, 추가적인 (e) 단계에서, 텐셔닝 너트는 생크의 제2 말단부 상의 스크류-스레드와 함께 결합되고, 생크의 제2 말단부로부터의 텐셔닝 장치의 릴리즈(release)(release) 전에, 컴포넌트 중 제2 컴포넌트와 텐션된 결합(tensioned engagement)으로 회전 가능하게 이동된다. (이 실시예에서, 텐셔닝 너트는 생크의 제2 말단부 및 텐셔닝 장치 사이의 연결의 안쪽으로(inwardly) 생크의 제2 말단부 상에 제공된다.
(d) 단계 후에, 추가적인 (e) 단계에서, 텐셔닝 장치로 작동하고, 컴포넌트 중 제2 컴포넌트와 결합하는 유압식 너트(hydraulic nut)는 그 잠금 장치(locking device)와 결합하고 차지 압력(charge pressure)을 릴리즈(release)시키는 것에 의해 정상적으로 작동한다.
본 발명을 완전히 이해할 수 있도록 하고, 당업자(skilled addressee)가 본 발명을 실시할 수 있도록 하기 위해서, 다수의 실시예들이 아래의 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예의 각각의 커블링 볼트에 핏(fit)된 복수의 유압식 너트를 사용하는 2개의 드라이브 축(drive shaft)의 플랜지 사이의 커플링 어셈블리의 등축도(isometric view)이다.
도 2는 커플링 어셈블리의 부분 단면 등축도(part-sectional isometric view)이다.
도 3은 볼트 생크로 텐셔닝 로드를 적용하기에 앞서 본 발명의 제1 실시예의 커플링 볼트를 가지는, 커플링 어셈블리의 측단면 정면도(sectional side elevation view)이다.
도 4는 볼트 생크로 텐셔널 로드(tensional load)를 적용하기에 앞서 본 발명의 제2 실시예의 커플링 볼트를 가지는, 두 개의 기계 컴포넌트(machine component) 사이의 커플링 어셈블리의 측단면 정면도이다.
당업자는 이하에서 설명되는 본 발명의 실시예들이 볼트 생크에 대한 전단 로드(shear load)가 극심할 수 있는 적용을 위해 디자인된다는 것을 이해할 것이다. 본 발명의 커플링 볼트는 극도로 높은 회전 로드(extremely high rotational load)을 전달하기 위한 드라이브 커플링 또는 다른 장치 내에서 사용될 수 있으나; 큰 기계(마린 액체- 또는 기체- 연료를 공급받는 엔진(marine liquid- or gas-fuelled engine)를 위한 마운팅 볼트(mounting bolt), 빌딩(building) 또는 이와 유사한 것을 위한 필러(pillar) 또는 빔(beam)과 같은 장치(installation)를 위해 또한 적절하다.
도 1내지 도 3을 참조하면, 드라이브 커플링 어셈블리(100)는 한 쌍의 드라이브 축(drive shaft)(101, 102)의 각각의 플랜지(7)를 서로 연결시킨다.
이하에서 보다 상세하게 설명될 것으로, 커플링 어셈블리(100)는 본 발명의 제1 실시예에 따라, 복수의 커플링 볼트(10)를 포함하고, 플랜지(7) 주위의 균등한 각 간격(equal angular spacing)으로 제공되고, 커플링 볼트(10)는 각각의 유압식 너트(8)에 의해 텐션(tension)된다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예를 설명하고, 각각의 고용량 라디얼 핏 커플링 볼트(또는 확장된 슬리브 볼트)(10)는, 예를 들면, 등록 상표 "TECHNOFAST" 하에서, 호주, 퀸스랜드, 리치랜드, 2/677 바운더리 로드(2/677 Boundary Road, Richlands, Queensland, Australia)에 있는 테크노패스트 인더스트리 Pty Ltd(Technofast Industries Pty Ltd)에 의해 제조되고 판매되는 타입의 유압식 너트(8)와 함께 제공된다.
커플링 볼트(10)는 스크류-스레드(screw-thread)된 제1 및 제2 말단부(12, 13) 사이에 들어가는 실린더형 중앙부(11)를 가지는 생크(1)를 가진다.
헤드 너트(5)는 생크(1)의 제1 말단부(12)와 스크류-스레더블리하게(screw-threadably) 결합되고 그 내부 면 상에 고리모양 말단부(51)를 가진다. 당업자는 헤드 너트(5) 상의 고리모양 말단부(51)가 컴포너트(7) 중 제1 컴포넌트의 볼트 홀(71)과 생크(1)에 의해 정의된 캐비티(cavity) 내에 제공된다는 것을 알 것이다.
내부 슬리브(3)는 생크(1)의 중앙부(11) 상에서 슬라이딩 가능한 이동을 위해 실린더형 보어(cylindrical bore)(32)를 가진 관 모양 바디(tubular body)(31)를 가진다. 생크(1)의 제1 말단부(12)에 인접한 바디(31)의 말단에서, 주변 플랜지(33)는 제1 컴포넌트(7) 내의 볼트 홀(71) 내에 슬라이딩 가능하게 제공되고 그 외부 말단에서 고리모양 어부트먼트 면(abutment face)(34)을 가진다.
내부 슬리브(3)의 바디(31)는 생크(1)의 세로 축을 마주보는 경사각이 3°~ 5°의 범위 내에 있는 외부 테이퍼(taper)된 결합 면(35)을 가진다.
외부 슬리브(2)는, 볼트 어셈블리(10)가 텐션(tension)되기 전에 제1 및 제2 컴포넌트의 볼트 홀(71, 72)을 가진 0.3mm ~ 0.5 mm의 작업 간격을 가지는 실린더형 외부 면(22)을 가진 관 모양 바디(21)를 가진다. 생크(1)의 제2 말단부(13)에 인접한 바디(21)의 말단에서, 주변 플랜지(23)는 제2 컴포넌트(7)의 인접한 면과 결합 가능한 내부 고리모양 어부트먼트 면(24)을 가지고, 외부 슬리브(2)의 바디(21) 상의 외부 어부트먼트 면(25)은 유압식 너트(8)의 외부 부분(81)에 의해 결합가능하고, 유압식 너트(8)의 내부 부분(82)은 생크(1)의 제2 말단부(13)와 스크류-스레더블리하게(screw-threadably) 결합된다.
외부 슬리브(2)의 바디(21)는, 내부 슬리브(3)의 외부 테이퍼(taper)된 결합 면(35)과 생크(1)에 대해 동일한 각도로 경사져있는 내부 테이퍼(taper)된 결합 면(26)을 가진다.
드라이빙 피스톤(driving piston)(6)은 이를 통과하여 연장되는 복수의 균등하게 간격을 둔 축 방향 보어(a plurality of equally-spaced axial bores)(62)를 가진 고리모양 바디(61)를 가진다. 고리모양 바디(61)는 중앙부(11)의 말단과 인접한 생크의 제1 말단부(12) 상에 스크류-스레더블리하게 실장된다.
관 모양 바디(41)를 가지는 돌출 링(4)은 내부 슬리브(3) 상의 고리모양 어부트먼트 면(34)과 드라이빙 피스톤(6)의 내부 고리모양 어부트먼트 면(63) 사이에 삽입된다. 바디(41)의 내부 보어는 생크(1)의 중앙부(12)와 슬라이딩 가능하게 결합되고; 외부 면은 외부 슬리브(2)의 외부 면(22)과 정렬된다.
볼트 어셈블리(10)는 도 3에 도시된 정렬된 볼트 홀(71, 72)에 조립되고 삽입된다.
당업자는, 헤드 너트(5)의 내부 면이 제1 컴포넌트(7)의 인접 면으로부터 이격되고 내부 슬리브(3) 상의 주변 플랜지(33)가 외부 슬리브의 바디(21)의 인접(내부) 말단으로부터 이격된다는 것을 알 것이다.
유압식 너트(8)가 차지(charge)될 때, 유압식 너트(8)의 내부 부분(82)은 화살표(A) 방향으로 이동할 것이고, 헤드 너트(5)의 고리모양 말단부(51)로 하여금 드라이빙 피스톤(6)과 결합하고 드라이빙 피스톤(6)을 얼지(urge)하도록 할 것이고, 돌출 링(4)과 내부 슬리브(3)는 외부 슬리브(2)를 향하게 한다. 외부 슬리브(2)의 내부 테이퍼(taper)된 결합 면(26)과 내부 슬리브(2)의 각각의 외부 테이퍼(taper)된 결합 면(34) 사이를 슬라이딩 결합시키는 것은, 디아메트리컬리(diametrically)하게 컴포넌트(7) 내의 정렬된 볼트 홀(71, 72)과의 결합으로 외부 슬리브(2)를 확장시킨다.
기대 텐셔닝 로드가 유압식 너트(8)에 의해 생크(1)에 적용될 때, 유압식 너트(8)는 인장 로드 하의 유압식 너트(8)를 고정시키기 위해 압력 하의 유압유 소스(a source of hydraulic fluid)와 분리될 수 있다.
프리셋 텐셔닝 로드에서, 돌출 링(4)의 바디(41)의 하우에이블″(Howable″) 물질은 드라이빙 피스톤(6)의 바디(61) 내의 축 방향 보어(62)를 통해 흐르도록 시작될 것이다. 이는 내부 및 외부 슬리브(3, 2) 사이의 추가적인 상대 이동을 제한할 것이나; 헤드 너트(5)의 내부 면이 제1 컴포넌트(1)의 인접 면과 결합할 때까지 드라이빙 피스톤(6), 및 헤드 너트(5)가 화살표(A) 방향으로 계속 이동하도록 할 것이고 기대 텐셔닝 로드는 생크(1)의 길이를 따라 적용된다.
커플링 컴포넌트(7)가 예를 들어, 유지(maintenance)를 위해 분리된다면, 유압식 너트(8) 내의 유압(hydraulic pressure)은 릴리즈(release)되고, 생크(1)는 볼트 어셈블리(10) 상의 텐셔닝 로드를 완화시키기 위해 화살표(A)와 반대 방향으로 이동한다. 내부 슬리브(3)는 화살표(A)와 반대 방향으로 이동하려는 경향이 있을 것이고, 외부 슬리브(2) 상에 디아메트리컬리하게 적용된 힘(diametrically-applied force)을 감소시킬 것이다. 헤드 너트(5)는 생크(1)의 제1 말단부(12)로부터 릴리즈(release)되고, 생크(1)의 제1 말단부(12)는 화살표(A) 방향으로 압력을 받아, 컴포넌트(7)로부터 볼트 어셈블리(10)를 릴리즈(release)시킬 수 있다.
설명되지 않은 제2 실시예에서, 텐셔닝(또는 테일(tail)) 너트는 (생크(1)의 제2 말단부(13)와 연결된) 텐셔닝 장치 및 외부 슬리브(2) 사이에 삽입될 수 있다. 이 실시예에서, 텐셔닝 장치는 생크(1)로 텐셔닝 로드를 적용하여, 앞서 설명된 바와 같이 외부 슬리브(2)를 디아메트리컬리하게 확장하기 위해 생크의 중앙부(11)를 따라 내부 슬리브(3)가 축 방향으로 이동하도록 한다.
기대 텐셔닝 로드가 적용되었을 때, 텐셔닝(또는 테일) 너트는 생크(1) 상의 텐셔닝 로드를 유지하기 위해 외부 슬리브(2)의 외부 어부트먼트 면(26)과 결합할 때까지, 화살표(A) 방향과 반대 방향으로 제2 말단부(13)를 따라 이동하도록 회전된다. 텐셔닝 장치, 예를 들면, 유압 잭(hydraulic jack)은 그 때 제거될 수 있다.
이 실시예에서, 컴포넌트(7)가 분리될 수 있도록, 텐셔닝 장치는 생크(1)의 제2 말단부(13)와 재연결되고 텐셔닝 로드는 텐셔닝(또는 테일) 너트가 외부 슬리브(2)와 그것의 결합으로부터 회전 가능하게 릴리즈(release)될 수 있도록 생크(1)로 적용되고; 및 텐셔닝 장치는 생크(1)의 제2 말단부(13)로부터 릴리즈(release)된다. 헤드 너트(5)는 앞서 설명된 바와 같이 볼트 어셈블리(10)가 빠질 수 있도록 하기 위해 제1 말단부(12)로부터 릴리즈(release)된다.
앞서 설명된 바와 같이 커플링 볼트(10)는 마찰 결합 내에서 컴포넌트(7)의 정반대 면들 사이에 상당한 체결력(considerable clamping force)을 제공하고, 컴포넌트(7)의 상대적인 회전과 반대되는 극도의 전단력(extreme shear force)조차 견뎌내고 막을 수 있다는 것은 당업자에게 쉽게 명확해질 것이다.
돌출 링(6), 외부 슬리브(2) 및 내부 슬리브(3)를 위한 물질 및/또는 크기(materials and/or dimensions)의 선택은 볼트 어셈블리(10)를 위한 의도된 적용에 달려있을 것이다. 오히려, 외부 슬리브(2)는, 내부 슬리브(3)가 생크(1)가 텐션되어 그 안에 힘을 받을 때, 외부 슬리브(2)의 디아메트리컬(diametrical)한 확장을 가능하게 하도록 금속 또는 금속 합금의 상대적으로 가느다란 벽을 가질 것이다.
돌출 링(4)의 제조를 위한 물질은 넓은 범위의 폴리머(polymer)/ 플라스틱 물질(plastics material); 또는 금속/금속 합금; 또는 이와 유사한 것으로부터 선택될 수 있다.앞서 설명된 바와 같이, 돌출 링(4)의 바디(41)가 드라이빙 피스톤(6)의 바디(61) 내의 축 방향 보어(62)를 통해 “플로잉(flowing)”을 시작하는 텐셔닝 로드의 프리셋 리미트(preset limit)에 따라, 물질은 나일론(Nylon)부터, 납(lead), 알루미늄(aluminium)을 거쳐 청동(bronze)까지의 범위를 포함할 수 있고, 이로 인해 기대 텐셔닝 로드가 생크(1)로 적용될 때까지 컴포넌트(7)에 관하여 생크(1)는 지속적으로 이동하게 되고, 로드는 생크(1)를 따라 균일하게 분배된다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예의 커플링 볼트(110)를 사용하는 (삽입되는 스페이서(S) 및 개스킷(gasket) 또는 씰(seal)(G)을 가진) 한 쌍의 기계 컴포넌트(107) 사이의 제2 실시예의 커플링 어셈블리를 설명한다.
생크(101), 내부 및 외부 슬리브(102, 103) 그리고 헤드 너트(105)는, 도 1 내지 도 3의 동일한 아이템(item)을 위한 참조 번호(xx)에 대응하는 참조 번호(1xx)를 가지며, 실질적으로 앞서 설명된 바와 같다.
제1 실시예의 드라이브 피스톤(6)은 생크(101) 상에 락-너트 스크류-스레더블리(lock-nut screw-threadably)하게 결합된 형태의 드라이브 멤버(drive member)(106)에 의해 대체되고, 드라이브 멤버(106)의 외부 면(161)은 헤드 너트(105)의 고리모양 말단부(151)와 이격된다.
제1 실시예의 돌출 링(4)은, 실질적으로 프루스토-코니컬 형태(substantially frusto-conical shape), 예를 들면, 접시 와셔(Belleville washer) 형태의 압축 링(104)에 의해 대체된다.
압축 링(104)의 다이버전트 내부 면(divergent inner face)(141)은 내부 슬리브(103)의 말단 상의 어부트먼트 면과 결합하고, 반면에 압축 링(104)의 주변 외부 면(peripheral outer face)(142)은 드라이브 멤버(106)의 내부 면(162)과 결합한다.
유압 텐셔너(hydraulic tensioner)(108)가 텐셔닝 로드를 적용할 때, 압축 링(104)의 다이버전트 면(141)은 외부 슬리브(102)에 관하여 내부 슬리브(103)를 축 방향으로 이동시키기 위해 내부 슬리브(103)와 결합하여, 외부 슬리브(102)가 디아메트리컬리하게 확장하도록 하고, 반면에 생크(101)가 내부 슬리브(103) 내에서 이동하도록 하고 생크(101)가 그 전체 길이(full length)를 따라 텐션(tension)하도록 한다. 생크(101)는 또한 인접한 컴포넌트(107)와의 결합으로 헤드 너트(105)를 끌어당길 수 있다. 이는 텐셔닝 로드가 생크(101)의 길이를 따라 균일하게 적용되도록 할 수 있다. 압축 링(104)의 다이버전트 면(141)은 내부 슬리브(103)를 외부 슬리브(102)와의 결합으로 디아메트리컬리하게 확장시킬 수 있다.
텐셔닝 로드가 프리셋 리미트에 도달할 때, 외부 및 내부 슬리브(102, 103)가 완전히 결합될 때, 압축 링(104)은 생크(101)가 외부 및 내부 슬리브(102, 103)에 관하여 이동하도록 할 것이고, 이로 인해 두 개의 컴포넌트(107)에 관하여 이동하도록 하여, 볼트(110)가 그 전체 길이를 따라 균일하게 텐션(tension)되게 할 것이다.
도 1 내지 도 3의 제1 실시예와 동일한 식으로, 생크(101) 상의 텐셔닝 로드는 차지된 유압 잭(charged hydraulic jack)(108)에 의해 유지될 수 있고, 락 너트(lock nut)는 결합될 수 있고 유압 잭(108)은 제거될 수 있고; 그리고 컴포넌트(107)는 분리될 수 있다.
돌출 링(4)과 달리, 압축 링(104)은 그 기계적인 한계(mechanical limit)가 초과되지 않는다면, 재사용될 수 있다.
단지 단일한 접시 와셔(only a single Belleville washer)가 압축 링(104)으로 설명된 반면에, 둘 이상의 이러한 접시 와셔 (또는 이와 유사한 것)는 “락트 업(locked up)”된 슬리브(2, 3 및 102, 103)에 관하여 볼트 생크(1, 101)의 더 큰 축 방향 이동을 제공하도록 제공될 수 있다.
양 실시예에서, “프리셋 리미트”는 컴포넌트(7, 107)와의 결합으로 외부 슬리브(2, 102)를 확장하는데 필요한 힘에 대응할 것이나; 다른 것은 예를 들어, 컴포넌트, 또는 외부 슬리브에 관하여 생크의 축 방향 이동 거리를 제한한다.
당업자는 본 발명이,
a) 커플링 볼트는 제조하고 및/또는 동작시키기 더 쉽고 더 비용 효율이 높고;
b) 커플링 볼트는 단일 액션(single action)으로 슬리브 셋팅(sleeve setting)과 볼트 텐셔닝(bolt tensioning)을 가능하게 하는 “원 풀(one pull)” 볼트 디자인의 볼트를 제공하고; 및
c) 볼트는 텐션이 릴리즈(release)될 때 더 쉽게 제거될 수 있다는 점을 포함하는 이점들을 가지되, 이에 한정되지 않는 커플링 볼트를 제공한다는 것을 이해할 것이다.
다양한 변화와 수정이 본 발명을 벗어나지 않고 실시예들을 설명하도록 이루어질 수 있다.

Claims (34)

  1. 적어도 두 개의 컴포넌트(component)를 함께 고정시키기 위한 고용량 라디얼 핏 커플링 볼트 어셈블리(high-capacity radial fit coupling bolt assembly) 또는 고용량 확장 슬리브 볼트 어셈블리(high-capacity expanding sleeve bolt assembly)에 있어서,
    상기 어셈블리는,
    제1 및 제2 말단부(first and second end portions) 사이에 들어가는 실질적으로 실린더형인 중앙부(substantially cylindrical central portion)를 가지는 생크(shank);
    상기 생크의 상기 중앙부의 적어도 일부를 둘러싸고, 컴플리멘터리(complimentary)한 각각의 외부 및 내부 테이퍼된 결합 면(tapered engagement face)을 가지는 각각의 내부 및 외부 슬리브; 및
    상기 내부 슬리브의 제1 말단(first end)과 상기 생크의 상기 제1 말단부에 있거나 인접한 드라이브 피스톤(drive piston) 사이에 삽입되는 돌출 링(extrusion ring)을 포함하고, 상기 드라이브 피스톤은 상기 돌출 링에 오픈(open)된 적어도 하나의 축 방향 보어(axial bore)를 가지되;
    텐셔닝 로드(tensioning load)가 상기 생크의 상기 제2 말단부로 점점 더 적용될수록 상기 내부 및 외부 슬리브 사이의 상대적인 축 방향 움직임(axial movement)은, 상기 외부 슬리브가 프리셋 리미트(preset limit)까지 상기 적어도 두 개의 컴포넌트와의 결합으로 디아메트리컬리(diametrically)하게 확장하도록 할 것이고, 상기 돌출 링은 상기 적어도 하나의 축 방향 보어를 통해 적어도 부분적으로 돌출될 것이고, 상기 적어도 두 개의 컴포넌트에 관하여 상기 외부 슬리브를 이동시키지 않고 상기 생크를 이동시키도록 배열되는 어셈블리.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 말단부는 내장 헤드 플랜지(integral head flange)로 형성되고; 또는 헤드 너트(head nut)를 제공받도록 스크류-스레드(screw-thread)되고; 상기 헤드 플랜지 또는 헤드 너트는 상기 컴포넌트 중 하나의 말단 상의 어부트먼트 면(abutment face)과 결합 가능한 어셈블리.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 헤드 플랜지 또는 헤드 너트는, 상기 헤드 멤버(head member)의 외부 고리모양 면(outer annular face)과 결합하기 위해 상기 하나의 컴포넌트 내의 볼트 홀(bolt hole) 및 상기 생크의 상기 제1 말단부에 의해 정의된 제1 고리모양 캐비티(annular cavity)로 연장되는 고리모양 링 부분을 가지고, 상기 헤드 멤버의 상기 내부 면은 상기 내부 슬리브의 상기 제1 말단과 결합된 어셈블리.
  4. 제 1 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 생크의 상기 제2 말단부는 스크류-스레드되거나 그렇지 않다면 프로파일(profile)되어, 텐셔닝 장치(tensioning apparatus)에 의해 릴리즈(release) 가능하게(releasably) 결합되고, 상기 제2 말단부 상의 상기 텐셔닝 장치 또는 텐셔닝 너트(tensioning nut)는 상기 외부 슬리브의 외부 고리모양 말단 면과 결합 가능한 어셈블리.
  5. 제 1 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부 슬리브는 상기 컴포넌트 중 상기 제2 컴포넌트와 결합하는 고리모양 내부 면과 함께, 상기 고리모양 외부 면을 형성하는, 주변 플랜지(peripheral flange)를 가지는 어셈블리.
  6. 제 1 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 슬리브는 상기 생크의 상기 중앙부 상의 슬라이딩 가능한 이동을 위해 실린더형 보어(cylindrical bore)를 가지는 바디(body)를 가지고; 및
    선택적으로(optionally), 상기 바디의 제1 말단에 있는 주변 플랜지는 상기 컴포넌트 중 상기 제1 컴포넌트 내의 볼트 홀(bolt hole) 내에 슬라이딩 가능하게 제공되고 상기 돌출 링에 의해 결합된 상기 하나의 말단에서 고리모양 어부트먼트 면을 제공하는 어셈블리.
  7. 제 1 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 슬리브의 상기 외부 테이퍼된 결합 면과 상기 외부 슬리브의 상기 내부 테이퍼된 결합 면은 상기 볼트 어셈블리의 상기 세로 축(longitudinal axis)에 대해 상대적으로 쉘로우(shallow)한 각도로 경사져있고, 상기 경사 각도(angle of inclination)는 10°보다 선택적으로(optionally) 작고; 7.5°보다 더 선택적으로 작고; 가장 선택적으로 0.5° ~ 5°의 범위 내에 있는 어셈블리.
  8. 제 1 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 및 외부 슬리브는 상대적으로 가느다란 벽 두께(relatively thin wall thickness)를 가지는 적어도 상기 외부 슬리부와 함께 금속(metal) 또는 합금(alloy)으로 제조되어, 상기 외부 슬리브가, 상기 외부 슬리브 및 상기 적어도 두 개의 컴포넌트 내의 정렬된 볼트 홀 세트(the set of aligned bolt holes) 사이의 작업 간격(working clearance)을 채우도록 디아메트리컬리(diametrically)하게 충분히 확장될 수 있도록 하고, 상기 볼트 어셈블리가 텐셔닝(tensioning) 전에 그 안에(therein) 삽입될 수 있도록 하고, 선택적으로(optionally) 작업 간격(working clearance)이 0.5mm, 더 선택적으로는 0.3mm를 초과하지 않도록 하는 어셈블리.
  9. 제 1 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    그리스(grease), 흑연(graphite), 또는 다른 적절한 윤활유(suitable lubricant)는 상기 볼트 어셈블리가 조립되기 전에 상기 테이퍼된 결합 면 중 적어도 하나에 적용되어, 상기 볼트 어셈블리가 긴장 및 이완될 때 상기 내부 및 외부 슬리브 사이에서 상대적인 축 방향 이동을 보조하는 어셈블리.
  10. 제 1 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 생크, 상기 드라이브 피스톤, 및 상기 헤드 및 테일 너트(head and tial nuts)는 고장력강(high-tensile steel)으로 제조되는 어셈블리.
  11. 제 1 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부 슬리브는 상기 컴포넌트 중 제2 컴포넌트의 볼트 홀 내에 슬라이딩 가능하게(slidably) 제공되는 실린더형 외부 면(cylindrical outer face)을 가진 바디(body)를 가진 어셈블리.
  12. 제 1 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드라이브 피스톤은 이를 통과하는(therethrough) 복수의 균등하게 간격을 둔 축 방향 보어(equally-spaced axial bore)를 가지는 어셈블리.
  13. 제 1 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌출 링은 러버(rubber)(천연(natural) 및/또는 인조(synthetic)); 폴리에틸린(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 또는 이와 유사한 것과 같은 폴리머(polymer); 납(lead), 주석(tin) 또는 알루미늄(aluminium) 또는 그 합금과 같은 "소프트(soft)" 금속(metal);, 청동(bronze)과 같은 "하더(harder)" 금속; 또는 다른 적절한 "플로어블(flowable)" 물질과 같은 "플로어블(flowable)" 물질로 제조되는 어셈블리.
  14. 적어도 한 세트의 정렬된 볼트 홀을 가지는 적어도 두 개의 컴포넌트(component)를 함께 고정시키는 방법에 있어서,
    (a) 제1 내지 제13 항 중 어느 한 항의 고용량 라디얼 핏 커플링 볼트 어셈블리를 상기 컴포넌트 중 제1 컴포넌트의 말단 면으로부터 짧은 거리(small distance)만큼 선택적으로 이격된 내부 면을 가지는 상기 헤드 플랜지 또는 헤드 너트(그리고, 선택적으로, 상기 제1 컴포넌트의 상기 볼트 홀 내에 제공되는 상기 헤드 플랜지 또는 헤드 너트 상의 고리모양 말단부)와 함께 상기 정렬된 볼트 홀 중 하나의 세트로 삽입하고,
    (b) 상기 내부 슬리브를 상기 외부 슬리브로 축 방향으로 드로우(draw)하도록 상기 생크의 상기 제2 말단부로 텐셔닝 로드(tensioning load)를 적용하고,
    (c) 상기 외부 슬리브의 상기 내부 테이퍼된 결합 면과 상기 내부 슬리브 상의 상기 외부 테이퍼된 결합 면 사이의 결합은, 상기 외부 슬리브의 상기 실린더형 외부 면이 디아메트리컬리하게 상기 컴포넌트 내의 상기 한 세트의 볼트 홀과의 결합으로 확장하도록 하고,
    (d) 상기 텐셔닝 로드가 또한 프리셋 리미트 이상으로 증가할 때, 상기 돌출 링은 상기 드라이브 피스톤 내의 상기 적어도 하나의 축 방향 보어를 통해 적어도 부분적으로 돌출되어, 상기 헤드 플랜지 또는 헤드 너트가 상기 컴포넌트 중 상기 제1 컴포넌트와 결합되고 상기 기대 텐셔닝 로드(desired tensioning load)가 상기 생크로 적용되어 상기 적어도 두 개의 컴포넌트를 함께 고정시킬 때까지 상기 생크가 상기 내부 슬리브(그리고 그로 인한 상기 컴포넌트(thereby the component))에 관하여 이동하도록 하는, 적어도 두 개의 컴포넌트를 함께 고정시키는 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    (d) 단계 후에, 추가적인 (e) 단계에서, 텐셔닝 너트는 상기 생크의 상기 제2 말단부 상의 스크류-스레드와 함께 결합되고 상기 생크의 상기 제2 말단부로부터의 상기 텐셔닝 장치의 릴리즈(release)(release) 전에, 상기 컴포넌트 중 상기 제2 컴포넌트와 텐션된 결합(tensioned engagement)으로 회전 가능하게 이동되고, 상기 텐셔닝 너트는 상기 생크의 상기 제2 말단부 및 상기 텐셔닝 장치 사이의 연결의 안쪽으로(inwardly) 상기 생크의 상기 제2 말단부 상에 제공되는, 적어도 두 개의 컴포넌트를 함께 고정시키는 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    (d) 단계 후에, 추가적인 (e) 단계에서, 상기 텐셔닝 장치로 작동하고, 상기 컴포넌트 중 상기 제2 컴포넌트와 결합하는 유압식 너트(hydraulic nut)는 상기 외부 슬리브의 상기 기대 확장(desired expansion) 및/또는 상기 생크 내의 텐셔닝 로드가 달성될 때 유압유 소스(a source of hydraulic fluid)와 분리되는, 적어도 두 개의 컴포넌트를 함께 고정시키는 방법.
  17. 적어도 두 개의 컴포넌트를 함께 고정시키기 위한 고용량 라디얼 핏 커플링 볼트 어셈블리 또는 고용량 확장 슬리브 볼트 어셈블리에 있어서,
    상기 어셈블리는,
    제1 및 제2 말단부 사이에 들어가는 실질적으로 실린더형인 중앙부(substantially cylindrical central portion)를 가지는 생크;
    상기 생크의 상기 중앙부의 적어도 일부를 둘러싸고, 컴플리멘터리(complimentary)한 각각의 외부 및 내부 테이퍼된 결합 면(tapered engagement face)을 가지는 각각의 내부 및 외부 슬리브; 및
    상기 내부 슬리브의 제1 말단(first end)과 상기 생크의 상기 제1 말단부에 있거나 인접한 드라이브 멤버(drive member) 사이에 삽입되는 압축 링(compression ring)을 포함하되;
    텐셔닝 로드(tensioning load)가 상기 생크의 상기 제2 말단부로 점점 더 적용될수록 상기 내부 및 외부 슬리브 사이의 상대적인 축 방향 움직임은, 상기 외부 슬리브가 프리셋 리미트(preset limit)까지 상기 적어도 두 개의 컴포넌트와의 결합으로 디아메트리컬리(diametrically)하게 확장하도록 할 것이고, 상기 압축 링은, 상기 생크가 상기 내부 및 외부 링과 상기 적어도 두 개의 컴포넌트에 관하여 이동하도록 하는 어셈블리.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 텐셔닝 로드가 처음으로 상기 생크의 상기 제2 말단에 적용될 때, 상기 압축 링은 상기 외부 슬리브에 관하여 상기 내부 슬리브를 축 방향으로 이동시켜서 상기 외부 슬리브를 디아메트리컬리(diametrically)하게 확장시키고, 반면에 상기 생크는 상기 내부 슬리브에 관하여 이동하도록 하고 이로 인해(thereby) 상기 텐셔닝 로드는 상기 생크의 전체 길이(full length)를 따라 적용되도록 하는 어셈블리.
  19. 제 17항 또는 제 18항에 있어서,
    상기 제1 말단부는 내장 헤드 플랜지(integral head flange)로 형성되고; 또는 헤드 너트를 제공받도록 스크류-스레드(screw-thread)되고; 상기 헤드 플랜지 또는 상기 헤드 너트는 상기 컴포넌트 중 하나의 말단 상의 어부트먼트 면(abutment face)과 결합 가능한 어셈블리.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 헤드 플랜지 또는 헤드 너트는, 상기 드라이브 멤버의 외부 고리모양 면(outer annular face)과 선택적으로 결합하기 위해 상기 하나의 컴포넌트 내의 볼트 홀(bolt hole) 및 상기 생크의 상기 제1 말단부에 의해 정의된 제1 고리모양 캐비티(annular cavity)로 연장되는 고리모양 링 부분을 가지고, 상기 드라이브 멤버의 상기 내부 면(inner face)은 상기 압축 링과 결합된 어셈블리.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 드라이브 멤버는 상기 헤드 플랜지 또는 헤드 너트의 상기 고리모양 링 부분으로부터 이격된 상기 드라이브 멤버의 외부 고리모양 면과 함께 상기 생크 상에 너트 스크류-스레더블리하게(nut screw-threadably) 결합되고, 상기 드라이브 멤버의 상기 내부 면은 상기 확장 링(expansion ring)과 결합하는 어셈블리.
  22. 제 17 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 생크의 상기 제2 말단부는 스크류-스레드되거나 그렇지 않다면 프로파일되어, 텐셔닝 장치에 의해 릴리즈(release) 가능하게 결합되고, 상기 제2 말단 부분 상의 상기 텐셔닝 장치 또는 텐셔닝 너트는 상기 외부 슬리브의 외부 고리모양 말단 면과 결합 가능한 어셈블리.
  23. 제 17 내지 제 22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부 슬리브는 상기 컴포넌트 중 상기 제2 컴포넌트와 결합하는 고리모양 내부 면과 함께, 상기 고리모양 외부 면을 형성하는, 주변 플랜지를 가지는 어셈블리.
  24. 제 17 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 슬리브는 상기 생크의 상기 중앙부 상의 슬라이딩 가능한 이동을 위해 실린더형 보어(cylindrical bore)를 가지는 바디(body)를 가지고; 및
    선택적으로(optionally), 상기 바디의 제1 말단에 있는 주변 플랜지는 상기 컴포넌트 중 상기 제1 컴포넌트 내의 볼트 홀(bolt hole) 내에 슬라이딩 가능하게 제공되고 상기 압축 링에 의해 결합된 상기 하나의 말단에서 고리모양 어부트먼트 면을 제공하는 어셈블리.
  25. 제 17 내지 제 24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축 링은 상기 내부 슬리브의 상기 하나의 말단과 결합하는 다이버전트 내부 면(divergent inner face) 및 상기 드라이브 멤버의 상기 내부 면과 결합하는 외부 주변 면(outer peripheral face)을 가진, 프루스토-코니컬 스프링 와셔(frusto-conical spring washer) 또는 접시 스프링 와셔(Belleville spring washer)인 어셈블리.
  26. 제 17 내지 제 25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 슬리브의 상기 외부 테이퍼된 결합 면과 상기 외부 슬리브의 상기 내부 테이퍼된 결합 면은 상기 볼트 어셈블리의 상기 세로 축에 대해 상대적으로 쉘로우(shallow)한 각도로 경사져있고, 상기 경사 각도는 10°보다 선택적으로 작고; 7.5°보다 더 선택적으로 작고; 가장 선택적으로 0.5° ~ 5°의 범위 내에 있는 어셈블리.
  27. 제 17 내지 제 26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 및 외부 슬리브는 상대적으로 가느다란 벽 두께(relatively thin wall thickness)를 가지는 적어도 상기 외부 슬리부와 함께 금속 또는 합금으로 제조되어, 상기 외부 슬리브가, 상기 외부 슬리브 및 상기 적어도 두 개의 컴포넌트 내의 정렬된 볼트 홀 세트(the set of aligned bolt holes) 사이의 작업 간격을 채우도록 디아메트리컬리하게 충분히 확장될 수 있도록 하고, 상기 볼트 어셈블리가 텐셔닝 전에 그 안에 삽입될 수 있도록 하고, 선택적으로 작업 간격이 0.5mm, 더 선택적으로는 0.3mm를 초과하지 않도록 하는 어셈블리.
  28. 제 17 내지 제 27항 중 어느 한 항에 있어서,
    그리스(grease), 흑연, 또는 다른 적절한 윤활유는 상기 볼트 어셈블리가 조립되기 전에 상기 테이퍼된 결합 면 중 적어도 하나에 적용되어, 상기 볼트 어셈블리가 긴장 및 이완될 때 상기 내부 및 외부 슬리브 사이에서 상대적인 축 방향 이동을 보조하는 어셈블리.
  29. 제 17 내지 제 28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 생크, 상기 드라이브 피스톤, 및 상기 헤드 및 테일 너트는 고장력강(high-tensile steel)으로 제조되고; 상기 압축 링은 스프링 강(spring steel)으로 제조되는 어셈블리.
  30. 제 17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부 슬리브는 상기 컴포넌트 중 제2 컴포넌트의 볼트 홀 내에 슬라이딩 가능하게(slidably) 제공되는 실린더형 외부 면을 가진 바디를 가진 어셈블리.
  31. 적어도 한 세트의 정렬된 볼트 홀을 가지는 적어도 두 개의 컴포넌트를 함께 고정시키는 방법에 있어서,
    (a) 제 17 내지 제 30항 중 어느 한 항의 고용량 라디얼 핏 커플링 볼트 어셈블리를 상기 컴포넌트 중 제1 컴포넌트의 말단 면으로부터 짧은 거리(small distance)만큼 선택적으로 이격된 내부 면을 가지는 상기 헤드 플랜지 또는 헤드 너트(그리고, 선택적으로, 상기 제1 컴포넌트의 상기 볼트 홀 내에 제공되는 상기 헤드 플랜지 또는 헤드 너트 상의 고리모양 말단부)와 함께 상기 정렬된 볼트 홀 중 하나의 세트로 삽입하고,
    (b) 상기 내부 슬리브를 상기 외부 슬리브로 축 방향으로 드로우(draw)하도록 상기 생크의 상기 제2 말단부로 텐셔닝 로드(tensioning load)를 적용하고,
    (c) 상기 외부 슬리브의 상기 내부 테이퍼된 결합 면과 상기 내부 슬리브 상의 상기 외부 테이퍼된 결합 면 사이의 결합은, 상기 외부 슬리브의 상기 실린더형 외부 면이 디아메트리컬리하게 상기 컴포넌트 내의 상기 한 세트의 볼트 홀과의 결합으로 확장하도록 하고,
    (d) 상기 텐셔닝 로드가 또한 프리셋 리미트 이상으로 증가할 때, 상기 압축 링은, 상기 생크가 상기 내부 및 외부 슬리브와 상기 적어도 컴포넌트에 관하여 이동하도록 하는, 적어도 두 개의 컴포넌트를 함께 고정시키는 방법.
  32. 제 31항에 있어서,
    (d) 단계 동안, 상기 압축 링은 상기 외부 슬리브에 관하여 상기 내부 슬리브를 이동시켜 상기 외부 슬리브를 디아메트리컬리하게 확장시키고, 반면에 상기 생크는 상기 내부 슬리브에 관하여 이동하도록 하고 이로 인해(thereby) 상기 텐셔닝 로드는 상기 생크의 상기 전체 길이를 따라 적용되도록 하여 상기 적어도 두 개의 컴포넌트를 함께 고정시키는, 적어도 두 개의 컴포넌트를 함께 고정시키는 방법.
  33. 제 31항에 있어서,
    (d) 단계 후에, 추가적인 (e) 단계에서, 텐셔닝 너트는 상기 생크의 상기 제2 말단부 상의 스크류-스레드와 함께 결합되고, 상기 생크의 상기 제2 말단부로부터의 상기 텐셔닝 장치의 릴리즈(release)(release) 전에, 상기 컴포넌트 중 제2 컴포넌트와 텐션된 결합(tensioned engagement)으로 회전 가능하게 이동되고, 상기 텐셔닝 너트는 상기 생크의 상기 제2 말단부 및 상기 텐셔닝 장치 사이의 연결의 안쪽으로(inwardly) 상기 생크의 상기 제2 말단부 상에 제공되는, 적어도 두 개의 컴포넌트를 함께 고정시키는 방법.
  34. 제 31항에 있어서,
    (d) 단계 후에, 추가적인 (e) 단계에서, 상기 텐셔닝 장치로 작동하고, 상기 컴포넌트 중 상기 제2 컴포넌트와 결합하는 유압식 너트는 상기 외부 슬리브의 상기 기대 확장(desired expansion) 및/또는 상기 생크 내의 텐션(tension)이 달성될 때 유압유 소스와 분리되는, 적어도 두 개의 컴포넌트를 함께 고정시키는 방법.
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