KR20230086791A - 회전 제한된 세그먼트를 갖는 커플링 - Google Patents
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Abstract
파이프 커플링은 대면 관계로 유각 배향된 작용면을 갖는 2 개의 세그먼트들을 갖는다. 작용면들은 파이프 요소들과 결합하도록 상기 세그먼트들이 함께 당겨질 때 세그먼트들 사이의 상대 회전을 유도한다. 러그들 형태의 각각의 세그먼트 상의 부착 요소들은, 조여질 때 세그먼트들을 함께 끌어당기는 조정가능한 파스너들을 수용한다. 러그들 상의 유각 배향된 지지면들은 서로 맞물리고 파스너 힘에 반응한다. 정지면은 지지면에 인접하게 러그 상에 위치된다. 정지면들 간의 맞물림은 세그먼트들 사이의 상대 회전을 제한한다.
Description
본 출원은 본 명세서에 참고로 포함되는 2010 년 11 월 6 일에 출원된 미국 가출원 번호 제63/110,433호에 기초하고 우선권 이익을 주장한다.
본 발명은 파이프 요소를 결합하기 위한 기계적 커플링에 관한 것이다.
홈형 파이프에 대한 기계적 커플링의 세그먼트들 사이에서 유각 배향된 계면들을 사용하여 세그먼트들이 서로에 대해 상대적으로 회전하게 하여 커플링의 "키들"이 파이프 요소들의 원주방향 홈들로 고정되게 하고 그들 사이의 굽힘 및 비틀림에 더 견고한 조인트를 형성하는 것이 유리하다. 본 명세서에 참고로 포함되는, Rung 등의 미국 특허번호 제4,639,020호는 이러한 커플링의 예를 개시한다.
더 강성의 조인트를 생성하는데 매우 효과적이지만, 이러한 종래 기술의 커플링은 설치 동안, 예를 들어, 조립의 용이성 및 커플링이 모든 의도된 조건에서 적절하게 설치된다는 일관되고 동일한 시각적 표시의 결여에 문제를 제시할 수 있다.
조립이 더 쉽고 적절한 설치를 확인하는 일관되고 분명한 시각적 표시를 제공하도록 기계적 커플링들을 개선할 기회가 명확하게 존재한다.
본 발명은 단부 대 단부 관계로 파이프 요소들을 결합하기 위한 커플링에 관한 것이다. 예시적인 실시예에서, 커플링은 파이프 요소들을 수용하기 위한 중앙 공간을 둘러싸도록 서로 부착되는 제 1 세그먼트 및 제 2 세그먼트를 포함한다.각각의 세그먼트는 그의 제 1 단부로부터 연장되는 제 1 러그 및 그의 제 2 단부로부터 연장되는 제 2 러그를 포함한다. 제 1 세그먼트의 제 1 및 제 2 러그는 제 2 세그먼트의 제 1 및 제 2 러그와 각각 정렬된다. 제 1 조정가능한 파스너는 제 1 러그들 사이에서 연장되고, 제 2 조정가능한 파스너는 제 2 러그들 사이에서 연장된다. 각각의 세그먼트는 중앙 공간과 제 1 러그 사이에 위치된 제 1 작용면, 및 제 1 러그 상에 위치된 제 1 지지면을 더 포함한다. 제 1 파스너는 제 1 작용면과 제 1 지지면 사이에 위치된다. 제 1 작용면 및 제 1 지지면은 제 1 파스너의 길이방향 축에 대해 횡방향으로 제 1 각도로 배향된다. 제 2 작용면은 중앙 공간과 제 2 러그 사이에 위치되고, 제 2 지지면은 제 2 러그 상에 위치된다.제 2 파스너는 제 2 작용면과 제 2 지지면 사이에 위치된다. 제 2 작용면 및 제 2 지지면은 제 2 파스너의 길이방향 축에 대해 횡방향으로 제 2 각도로 배향된다. 제 2 각도는 제 1 각도와는 반대 기울기를 갖는다. 적어도 제 1 정지면은 제 1 지지면에 인접한 제 1 러그 상에 위치된다. 제 1 정지면은 제 1 각도와 반대되는 기울기를 갖는 제 3 각도로 배향된다. 적어도 제 2 정지면은 제 2 지지면에 인접한 제 2 러그 상에 위치된다. 제 2 정지면은 제 2 각도와 반대인 기울기를 갖는 제 4 각도로 배향된다. 제 1 및 제 2 세그먼트를 서로를 향해 끌어당기도록 제 1 및 제 2 파스너를 조정할 때, 세그먼트들의 제 1 단부들에서의 제 1 작용면들 간의 체결과 세그먼트들의 제 2 단부들에서의 제 2 작용면들 간의 체결로 서로에 대해 반대 방향으로 제 1 및 제 2 세그먼트들이 회전되고, 제 1 러그 상의 제 1 정지면들과 제 2 러그 상의 제 2 정지면들 중 적어도 하나 사이의 체결로 회전이 제한된다.
예시적인 실시예에서, 제 1 러그는 제 1 파스너의 길이방향 축에 수직으로 배향되고 제 1 작용면과 제 1 지지면 사이에 위치된 제 1 축을 둘러싸는 제 1 개구를 형성한다. 제 1 개구는 제 1 러그를 통해 연장될 수 있다. 또한, 예로서, 제 2 러그는 제 2 파스너의 길이방향 축에 수직으로 배향되고 제 2 작용면과 제 2 지지면 사이에 위치된 제 2 축을 둘러싸는 제 2 개구를 형성한다. 제 2 개구는 제 2 러그를 통해 연장될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 제 1 및 제2 조정가능한 파스너들 각각은 너트 및 볼트를 포함한다. 또한 예로서, 세그먼트들 각각은 세그먼트들의 대향 측면들 상에 위치된 제 1 및 제 2 아치형 돌출부들을 포함한다. 아치형 돌출부들의 각각은 중앙 공간을 향한다. 세그먼트들이 조정가능한 파스너들에 의해 서로를 향해 당겨질 때 아치형 돌출부들의 각각은 파이프 요소들 내의 원주방향 홈들 내에서 결합 가능하다. 예시적인 실시예는 중앙 공간 내에 위치된 시일을 더 포함할 수 있다. 시일은 커플링을 분해하지 않고 중앙 공간 내로의 파이프 요소들의 삽입을 허용하기에 충분한 이격된 관계로 세그먼트들을 지지한다. 실제 예에서, 제 1 각도는 45° 의 기울기를 갖고, 또한 30° 내지 60° 범위의 기울기를 가질 수 있다. 예로서, 제 2 각도는 제 1 각도와 동일하지만 반대 기울기를 갖는다.
본 발명은 단부 대 단부 관계로 파이프 요소를 결합하기 위한 커플링을 더 포함한다. 예시적인 커플링 실시예는 파이프 요소를 수용하기 위한 중앙 공간을 둘러싸도록 서로 부착되는 제 1 세그먼트 및 제 2 세그먼트를 포함한다. 각각의 세그먼트는 그의 제 1 단부로부터 연장되는 제 1 러그 및 그의 제 2 단부로부터 연장되는 제 2 러그를 포함한다. 제 1 세그먼트의 제 1 및 제 2 러그들은 제 2 세그먼트의 제 1 및 제 2 러그들과 각각 정렬된다. 제 1 조정가능한 파스너는 제 1 러그들 사이에서 연장되고, 제 2 조정가능한 파스너는 제 2 러그들 사이에서 연장된다. 각각의 세그먼트는 중앙 공간과 제 1 러그 사이에 위치된 제 1 작용면, 및 제 1 러그 상에 위치된 제 1 지지면을 더 포함한다. 제 1 파스너는 제 1 작용면과 제 1 지지면 사이에 위치된다. 제 1 작용면은, 제 1 파스너의 길이방향 축에 수직으로 배향되고, 제 1 지지면은 제 1 파스너의 길이방향 축에 대해 횡방향으로 제 1 각도로 배향된다. 제 2 작용면은 중앙 공간과 제 2 러그 사이에 위치되고, 제 2 지지면은 제 2 러그 상에 위치된다. 제 2 파스너는 제 2 작용면과 제 2 지지면 사이에 위치된다. 제 2 작용면은, 제 2 파스너의 길이방향 축에 수직으로 배향되고, 제 2 지지면은 제 2 파스너의 길이방향 축에 대해 횡방향으로 제 2 각도로 배향된다. 제 2 각도는 제 1 각도와는 반대 기울기를 갖는다. 적어도 제 1 정지면은 제 1 지지면에 인접하게 제 1 러그 상에 위치된다. 제 1 정지면은 제 1 각도와 반대되는 기울기를 갖는 제 3 각도로 배향된다. 적어도 제 2 정지면은 제 2 지지면에 인접하게 제 2 러그 상에 위치된다. 제 2 정지면은 제 2 각도와 반대인 기울기를 갖는 제 4 각도로 배향된다. 제 1 및 제 2 세그먼트들을 서로를 향해 끌어당기도록 제 1 및 제 2 파스너들을 조정할 때, 제 1 러그 상의 제 1 정지면과 제 2 러그 상의 제 2 정지면 중 적어도 하나 간의 체결로 세그먼트들의 서로에 대한 상대적 회전이 저지된다.
예시적인 실시예에서, 제 1 러그는 제 1 파스너의 길이방향 축에 수직으로 배향되고 제 1 작용면과 제 1 지지면 사이에 위치된 제 1 축을 둘러싸는 제 1 개구를 형성한다. 제 1 개구는 제 1 러그를 통해 연장될 수 있다. 또한 예로서, 제 2 러그는 제 2 파스너의 길이방향 축에 수직으로 배향되고 제 2 작용면과 제 2 지지면 사이에 위치된 제 2 축을 둘러싸는 제 2 개구를 형성한다. 제 2 개구는 제 2 러그를 통해 연장될 수 있다. 특정 예시적인 실시예에서, 제 1 및 제 2 조정 가능한 파스너들 각각은 너트 및 볼트를 포함한다.
예시적인 실시예에서, 세그먼트들의 각각은 세그먼트들의 대향 측면들에 위치하는 제1 및 제2 아치형 돌출부들을 포함한다. 아치형 돌출부들의 각각은 중앙 공간을 향한다. 아치형 돌출부들의 각각은 조정가능한 파스너들에 의해 세그먼트들이 서로를 향해 당겨질 때 파이프 요소들 내의 원주방향 홈들 내에서 결합 가능하다.
예시적인 실시예는 중앙 공간 내에 위치된 시일을 더 포함할 수 있다. 시일은 커플링을 분해하지 않고 중앙 공간 내로의 파이프 요소들의 삽입을 허용하기에 충분한 이격된 관계로 세그먼트들을 지지한다. 실제 예에서, 제 1 각도는 45° 의 기울기를 갖고 30° 내지 60° 범위의 기울기를 가질 수 있다. 특정 예시적인 실시예에서, 제 2 각도는 제 1 각도와 동일하지만 반대 기울기를 갖는다.
본 발명은 또한 단부 대 단부 관계로 파이프 요소를 결합하기 위한 커플링을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 커플링은 파이프 요소들을 수용하기 위한 중앙 공간을 둘러싸도록 서로 단부 대 단부로 부착되는 제 1 세그먼트 및 제 2 세그먼트를 포함한다. 각각의 세그먼트는 제 1 단부로부터 연장되는 제 1 러그를 포함한다. 제 1 세그먼트의 제 1 러그는 제 2 세그먼트의 제 1 러그와 정렬된다. 제 1 조정가능한 파스너는 제 1 러그들 사이에서 연장된다. 각각의 세그먼트는 제 2 단부를 더 포함한다. 세그먼트들의 제 2 단부들은 제 1 단부들에 각각 반대로 배열된다. 각각의 제 2 단부는 제 1 세그먼트 및 제 2 세그먼트를 서로 연결하는 힌지에 연결된다. 힌지는 제 1 파스너의 길이방향 축에 수직으로 배향된 힌지 축을 형성한다. 제 1 세그먼트 및 제 2 세그먼트는 힌지 축을 중심으로 선회 가능하다. 예로서, 각각의 세그먼트는 중앙 공간과 제 1 러그 사이에 위치된 제 1 작용면, 및 제 1 러그 상에 위치된 제 1 지지면을 더 포함한다. 제 1 파스너는 제 1 작용면과 제 1 지지면 사이에 위치된다. 제 1 작용면은, 제 1 파스너의 길이방향 축에 수직으로 배향되고, 제 1 지지면은 제 1 파스너의 길이방향 축에 대해 횡방향으로 제 1 각도로 배향된다. 제 1 정지면은 제 1 지지면에 인접하게 제 1 러그 상에 위치된다. 제 1 정지면은 제 1 각도와 반대되는 기울기를 갖는 제 3 각도로 배향된다. 제1 파스너를 조정하여 제 1 및 제 2 세그먼트들을 선회하고 따라서 서로를 향해 끌어당길 때, 제 1 러그 상의 제 1 정지면 간의 체결로 세그먼트들의 서로에 대해 회전이 정지된다.
예시적인 실시예에서, 제 1 러그는 제 1 파스너의 길이방향 축에 수직으로 배향되고 제 1 작용면과 제 1 지지면 사이에 위치된 제 1 축을 둘러싸는 제 1 개구를 형성한다. 제 1 개구는 제 1 러그를 통해 연장될 수 있다. 실제 예에서, 제 1 조정 가능한 파스너는 너트 및 볼트를 포함한다.
예로서, 세그먼트들 각각은 세그먼트들의 반대 측면들 상에 위치된 제 1 및 제 2 아치형 돌출부들을 포함한다. 아치형 돌출부들의 각각은 중앙 공간을 마주본다. 각각의 아치형 돌출부는 세그먼트들이 조정가능한 파스너에 의해 서로를 향해 당겨질 때 파이프 요소들 내의 원주방향 홈들 내에서 결합 가능하다. 본 발명에 따른 커플링은 중앙 공간 내에 위치된 시일을 더 포함할 수 있다. 시일은 커플링을 분해하지 않고 중앙 공간 내로의 파이프 요소들의 삽입을 허용하기에 충분히 이격된 관계로 세그먼트들을 지지한다.
실제 예에서, 제 1 각도는 45° 의 기울기를 갖고, 30° 내지 60° 범위의 기울기를 가질 수 있다.
도 1 은 공장 조립 상태로 도시된 본 발명에 따른 예시적인 기계적 커플링의 등각도이다.
도 2 는 도 1 에 도시된 커플링의 단부도이다.
도 3 및 도 4 는 설치 과정의 예시적인 커플링의 단부도이다.
도 5는 공장 조립 상태로 도시된 본 발명에 따른 또 다른 예시적인 기계적 커플링의 등각도이다.
도 6 은 도 5 에 도시된 커플링의 단부도이다.
도 7 및 도 8 은 설치 동안의 예시적인 커플링의 단부도이다.
도 9 는 본 발명에 따른 커플링의 다른 예시적인 실시예의 정면도이다.
도 2 는 도 1 에 도시된 커플링의 단부도이다.
도 3 및 도 4 는 설치 과정의 예시적인 커플링의 단부도이다.
도 5는 공장 조립 상태로 도시된 본 발명에 따른 또 다른 예시적인 기계적 커플링의 등각도이다.
도 6 은 도 5 에 도시된 커플링의 단부도이다.
도 7 및 도 8 은 설치 동안의 예시적인 커플링의 단부도이다.
도 9 는 본 발명에 따른 커플링의 다른 예시적인 실시예의 정면도이다.
도 1 은 단부 대 단부 관계로 파이프 요소들(도시되지 않음)을 결합하기 위한 본 발명에 따른 예시적인 커플링(10)을 도시한다. 본 실시예에서, 커플링(10)은 제 1 세그먼트(12) 및 제 2 세그먼트(14)를 포함한다. 세그먼트들(12, 14)은 단부 대 단부로 서로 부착되어 파이프 요소들을 수용하기 위한 중간 공간 (16)을 형성하고 둘러싼다. 커플링(10)은 단부에 원주방향 홈을 가지는 파이프 요소들을 결합하도록 설계되고 이에 따라 세그먼트들(12, 14)의 각각은 세그먼트들(12, 14)의 대향 측면들(20, 22)상에 위치된 "키들"로도 알려진, 제1 및 제2 아치형 돌출부들(18a, 18b)(또한 도 2 참조)을 포함한다. 아치형 돌출부들(18a, 18b)은 중앙 공간(16)을 향하고, 세그먼트들이 조인트를 형성하기 위해 서로를 향해 당겨질 때 파이프 요소들 내의 원주방향 홈들 내에서 결합 가능하다. 시일(24)은 중앙 공간(16)내에 위치된다. 시일(24)은 유리하게는 EPDM과 같은 탄성체로 제작되는 링 가스켓으로, 커플링(10)을 분해하지 않고 중앙 공간(16)내로 파이프 요소를 삽입하는 것을 허용하기에 충분한 거리에서 세그먼트들(12, 14)를 지지할 수 있다. 본 발명에 따른 커플링은 또한 평탄 단부 파이프, 견부형 파이프 또는 당업계에 공지된 다른 형상의 파이프 단부와 함께 사용될 수 있다.
도 1 에 더 도시된 바와 같이, 각각의 세그먼트(12, 14)는 그의 제 1 단부(28) 로부터 연장되는 제 1 러그(26)를 포함한다. 제 2 러그(30)는 각 세그먼트의 제 2 단부(32)로부터 연장된다. 제 1 세그먼트(12)의 제 1 및 제 2 러그(26, 30)는 제 2 세그먼트(14)의 제 1 및 제 2 러그(26, 30)와 각각 정렬한다. 제 1 조정가능한 파스너(34)는 각각의 세그먼트(12, 14)의 제 1 러그들(26) 사이에서 연장된다. 제 2 조정가능한 파스너(36)는 각각의 세그먼트의 제 2 러그들(30) 사이에서 연장된다. 이 예에서, 제 1 및 제 2 조정가능한 파스너들 (34, 36)은 너트 (38) 및 볼트 (40) 를 포함한다.
각각의 세그먼트(12, 14)는 중앙 공간(16)과 제 1 러그(26)사이에 위치된 제 1 작용면(42)을 더 포함한다. 제 1 지지면(44)은 각각의 세그먼트(12, 14)의 제 1 러그(26)상에 위치된다. 제 1 파스너(34)는 세그먼트(12, 14)의 제 1 작용면(42)과 제 1 지지면(44)사이에 위치된다. 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 제 1 작용면(42) 및 제 1 지지면 (44) 은 제 1 파스너 (34) 의 길이방향 축(48)을 횡단하는 제 1 각도(46)로 배향된다. 제 1 각도(46)는 45° 내지 70° 범위의 기울기를 가질 수 있으며, 60°의 기울기가 유리한 것으로 간주된다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 제 2 작용면(50)은 각각의 세그먼트(12, 14)상에서 중앙 공간(16)과 제 2 러그(30)사이에 위치된다. 제 2 지지면(52)은 각각의 세그먼트(12, 14)의 제 2 러그(30)상에 위치되고, 제 2 파스너(36)는 세그먼트(12, 14)의 제2 작용면(50)과 제2 지지면(52)사이에 위치되고, 제2 작용면(50)과 제2 지지면(52)은 제 2 파스너(36)의 길이방향 축(56)을 가로지르는 제 2 각도(54)로 배향된다. 2 작용면(50)과 제 2 지지면(52)의 제 2 각도(54)는 제 1 각도(46)와 반대 기울기를 갖는다. 제 1 각도(46)및 제 2 각도(54)의 기울기는 부호가 반대일 뿐만 아니라 크기가 또한 동일하면 유리하다. 본 명세서에 개시된 실시예에서, 제 1 및 제 2 작용면들 (42, 50)은 각각 제 1 및 제 2 지지면들 (44, 52)과 동일한 각도 배향을 갖지만, 실제 설계는 또한 유리하게는 인접한 연관 지지면들의 배향 각도와 상이한 배향 각도를 갖는 작용면들을 가질 수 있다.
적어도 제 1 정지면(58)은 제 1 지지면(44)에 인접하게 각각의 세그먼트(12, 14)의 제 1 러그(26) 상에 위치된다. 제 1 정지면(58)은 제 1 각도(46)의 기울기에 반대의 기울기를 갖는 제 3 각도(60)(도 1 참조)로 배향된다. 적어도 제 2 정지면(62)은 제 2 지지면(52)에 인접한 각각의 세그먼트(12, 14)의 제 2 러그(30) 상에 위치된다. 제 2 정지면(62)은 제 2 각도(54)에 반대의 기울기를 갖는 제 4 각도(64)로 배향된다.
유리하게는, 제 1 러그(26)는 제 1 파스너(34)의 길이방향 축(48)에 수직으로 배향되고 제 1 작용면(42)과 제 1 지지면(44) 사이에 위치된 제 1 축 (29)을 둘러싸는 제 1 개구 (27)를 형성할 수 있다. 실제적인 실시예에서, 제 1 개구(27)는 제 1 러그(26)를 통해 연장된다. 제 1 러그(26)의 굽힘 강성은 제 1 개구(27)의 크기를 적절히 결정함으로써 원하는 값으로 조정될 수 있다. 유사하게, 제 2 러그(30)는 제 2 파스너(36)의 길이방향 축(56)에 수직으로 배향되고 제 2 작용면(50)과 제 2 지지 면(52) 사이에 위치된 제 2 축(33)을 둘러싸는 제 2 개구(31)를 형성할 수 있다. 실용적인 실시예에서, 제 2 개구(31)는 제 2 러그(30)를 통해 연장된다. 제 2 러그(30)의 굽힘 강성은 제 2 개구(31)의 크기를 적절히 결정함으로써 원하는 값으로 조정될 수 있다.
커플링(10)의 동작은 도 1 내지 도 4 를 참조하여 설명된다. 도 1 및 도 2 는 공장 조립된 구성의 예시적인 커플링(10)을 도시하며, 세그먼트들 (12, 14)은 중앙 공간(16) 내로 파이프 요소(도시되지 않음)가 삽입될 수 있게 하기에 충분한 거리로 시일(24)상에서 이격된 관계로 지지된다. 이러한 공장 조립된 예시적인 커플링(10)에서 파스너들(34, 36)은 세그먼트들이 시일에 대하여 유지되도록 충분히 조여져 있다. 파이프 요소들이 중앙 공간(16) 내로 삽입되고 이들 원주방향 홈들은 세그먼트들 (12, 14)의 반대 측면들 (20, 22)에 있는 아치형 돌출부들 (18a, 18b)와 정렬된다. 이어서 파스너들(34, 36)은 추가로 조여지고 세그먼트들(12, 14)은 서로를 향하여 당겨진다. 도 3 은 세그먼트들 (12, 14)상의 제 1 및 제 2 작용면들(42, 50)이 서로 맞물리는 시점을 도시한다 (42 도시됨). 유리하게는, 각각의 세그먼트 상의 지지면(44, 52)은 대략 동시에 맞물린다 (44 도시됨). 아치형 돌출부(18a, 18b)(도면에서 보이지 않음)도 또한 이 시점에서 파이프 요소의 홈 내에 결합된다. 커플링(10)의 설치 과정에서, 세그먼트들(12, 14) 사이 지지면들(44, 52)의 맞물림은 올바른 설치가 진행되고 있음을 확인하는 제 1 시각적 표시를 제공한다.
작용면(42, 50)과 세그먼트들의 제 1 단부(28)의 지지면들(44) 및 제 2 단부(30)의 지지면(52)의 각도 배향 및 반대 기울기로 인하여, 파스너들 (34, 36)이 더 조여질 때 세그먼트들(12, 14)은 서로에 대하여 반대 방향으로 회전된다. 도 1은 각각의 세그먼트 상의 한 쌍의 작용면(42)과 한 쌍의 작용면(50)이 서로 맞물릴 때 세그먼트들의 회전축(66)을 도시한다. 이러한 회전의 목적은 아치형 돌출부(18a, 18b)와 이들이 맞물리는 파이프 요소들의 원주방향 홈의 측벽 및/또는 바닥과 견고하게 접촉시켜 굽힘, 축 하중, 및 비틀림에서 조인트의 강성을 증가시키는 것이다. 그러나, 작용면들(42, 50)은 파스너들이 조여짐에 따라 세그먼트들(12, 14) 간의 상대 회전의 정도를 제한하는 특징을 갖지 않는다는 점에 유의하여야 한다. 세그먼트들(12, 14) 간의 상대 회전을 제한하는 특징은 러그들(26, 30)상의 각각의 정지면들(58, 62)에 의해 제공된다. 도 4 에 도시된 바와 같이, 이들 정지면(58 도시됨)은 파스너가 더 조여짐에 따라 맞물린다. 작용면(42, 50), 지지면(44, 52) 및 정지면(58, 62)의 기하학적 구조, 그들 길이, 세그먼트 상의 위치 및 배향 각도는 아치형 돌출부들(18a, 18b)과 조율되어, 도 4에 도시된 바와 같이 제 1 정지면(58) 및 제 2 정지면 (62) 각자가 체결 또는 거의 체결될 때 파이프 요소들의 원주방향 홈 내에서 돌출부들은 효과적으로 잠긴다 (lock up). 따라서 세그먼트들(12, 14)의 반대의 단부들의 양 정지면들 (58, 62)은 커플링(10)이 적절하게 설치되었다는 시각적 확인을 제공한다. 정지면들(58, 62)은 파이프 요소들의 원주방향 홈들에 부과된 전체 공차 범위에 걸쳐 이러한 확인을 제공한다. 홈 공차 범위의 한 끝점 (end)에서, 세그먼트들(12, 14)은 축(66)을 중심으로 제 1 정지면들(58)과 제 2 정지면들(62) 간의 각각의 맞물림에 의해 부과되는 한계로 회전한다. 홈 공차 범위 다른 끝점에서, 하나 또는 둘 모두의 돌출부(18a, 18b)와 그 각각의 원주방향 홈 간의 맞물림은 세그먼트 회전에 대한 제한을 부과한다. 돌출부(18a, 18b)와 홈 사이의 결합이 세그먼트 상대 회전을 제한할 때 제1 및 제2 정지면들 (58, 62) 중 하나 또는 둘 모두가 결합되지 않을 경우를 생각할 수 있다. 그러나, 세그먼트들(12, 14)의 반대 단부들에서의 러그들(26, 30)은, 돌출부(18a, 18b)와 원주방향 홈 사이의 체결에 의해 부과되는 회전 제한에 도달된 후 정지면들 (58, 62)이 체결되도록, 파스너(34, 36)가 조여질 때 변형되도록 설계된다. 변형은 러그들(26, 30)을 관통하는 개구들 (27, 29)의 크기에 의해 부분적으로 조절된다. 따라서, 파이프 요소의 원주방향 홈이 가지는 공차 스펙트럼과 무관하게, 기술자는 세그먼트들(12, 14)의 각각의 반대 단부들(28, 32) 각각의 러그(26, 30)상의 정지면들(58, 62)이 체결될 때까지 파스너 (34, 36)를 조이기만 하면 된다. 이러한 체결은 커플링(10)이 적절하게 설치되었다는 마지막 시각적 확인을 제공한다.
적절한 조인트가 쉽게 시각적으로 확인되는 것 외에, 본 발명에 따른 커플링(10)은 또한 설치 절차에 비교적 둔감하여, 조립이 더욱 용이하다. 바람직한 설치 실무는 일련의 교대 단계들에서 각각의 파스너를 부분적으로 조이는 것이지만, 실무는 언제나 이렇지는 않다. 대신, 기술자는 동력 충격 렌치를 적용하여 하나의 파스너를 완전히 조이고, 그 다음 다른 파스너를 완전히 조일 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 커플링(10)을 이용하면, 이러한 실무는 결합 세그먼트들의 과도한 회전에 이르지 않고, 이는 먼저 조여진 하나의 파스너 측에서의 정지면들 체결에 의해 정지된다. 이어, 기술자는 설치를 완료하기 위해 커플링의 반대 단부 상에 정지면들이 체결되도록 다른 파스너를 조이기 위해 토크를 인가할 수 있다. 커플링들의 기하학적 구조는 따라서, 양 정지면들(58, 62) 세트가 접촉되는 한, 돌출부들(18a, 18b)은 그의 원주방향 홈 내에서 홈 측벽들 및/또는 바닥들과 접촉하여 강성 조인트를 갖도록 확실하게 체결된다.
도 5 내지 도 8 은 본 발명에 따른 커플링(70)의 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 커플링(70)은 작용면(42, 50)의 배향을 제외하고는 전술한 커플링(10)과 동일하다. 커플링(70)에서, 제 1 작용면(42)은 제 1 파스너(34)의 길이방향 축(48)에 실질적으로 수직으로 배향되고, 제 2 작용면(50)은 상기 제 2 파스너(36)의 길이방향 축(56)에 실질적으로 수직으로 배향된다. 작용면들(42, 50)의 상이한 배향으로 인해, 세그먼트들을 서로 결합시켜 파이프 요소들을 서로 결합시키기 위하여 파스너들(34, 36)이 조여질 때 결합 세그먼트들(12, 14)은 축(66)을 중심으로 회전하지 않는다. 커플링(70)은 더 유연한 파이프 조인트가 요구될 때 유리하다. 그러나, 파스너들(34, 36)이 조여질 때, 조여지는 파스너와 그 각각의 러그 사이의 마찰은 결합 세그먼트를 서로에 대해 상대적으로 회전시키는 경향이 있고, 이에 의해 돌출부(18a, 18b)와 파이프 요소 내의 홈 간에 원치 않는 맞물림을 유발한다.도 7 및 도 8 에 도시된 바와 같이, 이러한 원치 않는 효과는 러그(26, 30)상의 정지면들(58, 62) 중 하나 또는 둘 모두 간의 결합에 의해 완화되는데, 왜냐하면 지지면(44, 52), 및 정지면(58, 62)의 기하학적 구조, 그들 길이, 세그먼트 상의 위치 및 배향 각도는 아치형 돌출부들(18a, 18b)과 조율되어, 제 1 정지면(58) 및 제 2 정지면 (62) 각자가 체결될 때 파이프 요소들의 원주방향 홈 내에서 돌출부들은 잠기지 않기 때문이다. 정지면들 및 지지면들 간의 체결은 커플링(70)이 적절하게 설치되었다는 마지막 시각적 확인으로서의 역할을 할 수도 있다.
도 9 는 본 발명에 따른 커플링(72)의 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 커플링(72)은 전술된 바와 같이 커플링 실시예들(10, 70)의 특징들 중 다수를 공유하지만, 제 2 러그(30) 대신에 힌지를 대체한다. 제 1 단부들(28)에 반대로 배열된 각각의 세그먼트(12, 14)의 제 2 단부들(32)은 제 1 및 제 2 세그먼트들을 서로 연결하는 힌지(74)에 연결된다. 힌지(74)는 제 1 파스너(34)의 길이방향 축(48)에 수직으로 배향된 힌지 축(76)을 형성하고, 제 1 및 제 2 세그먼트들(12, 14)은 힌지 축 (76)을 중심으로 선회 가능하다.
제 1 파스너(34)를 조정하여 제 1 및 제 2 세그먼트들(12, 14)을 서로를 향해 끌어당기고, 제 1 러그(26)상의 제 1 정지면(58)(도 8 참조) 간의 맞물림은 축(66)을 중심으로 서로에 대해 상대적으로 세그먼트의 회전을 정지시킨다. 본 예시적인 실시예에서, 힌지 핀(82)에 의해 회전 가능하게 결합된 베어링(78)(도시됨) 및 베어링(80)(미도시)을 포함한다. 힌지 조인트의 다른 형태 역시 가능하다.
커플링(70)의 경우와 같이, 커플링(74)의 제 1 작용면(42)은 제 1 파스너(34)의 길이방향 축(48)에 실질적으로 수직하게 배향된다. 작용면(42)의 수직 배향으로 인해, 결합 세그먼트(12, 14)는, 세그먼트들을 서로 결합시켜 파이프 요소들을 서로 결합시키기 위하여 파스너(34)가 조여질 때, 축(66)을 중심으로 회전하지 않는다. 커플링 (70)과 같이 커플링(74)은 더 유연한 파이프 조인트가 요구될 때 유리하다.
파스너(34)가 조여질 때, 토크 파스너와 각각의 러그 사이의 마찰은 결합 세그먼트를 서로에 대해 상대적으로 회전시키는 경향이 있고, 이에 의해 돌출부(18a, 18b)와 파이프 요소 내의 홈 간에 원치 않는 맞물림을 유발한다. 도 7 및 도 8 에 도시된 커플링 (70)과 유사하게 (또한 커플링 (74)의 러그들 (26)에서 도시됨), 이러한 원치 않는 효과는 러그들(26)상의 정지면들(58) 중 하나 또는 둘 모두 간의 결합에 의해 완화되는데, 왜냐하면 지지면(44), 및 정지면(58)의 기하학적 구조, 그들 길이, 세그먼트 상의 위치 및 배향 각도는 아치형 돌출부들(18a, 18b)과 조율되어, 제 1 정지면(58)이 체결될 때 파이프 요소들의 원주방향 홈 내에서 돌출부들은 잠기지 않기 때문이다. 정지면들 체결은 회전 축 (76)에 수직인 축 주위로 힌지에 대한 원치 않는 비틀림 하중을 방지한다. 정지면들 및 지지면들 간의 체결은 커플링(74)이 적절하게 설치되었다는 마지막 시각적 확인으로서의 역할을 할 수도 있다. 정지면들은 파이프 요소들의 원주방향 홈들에 부과된 전체 공차 범위에 걸쳐 이러한 확인을 제공한다.
커플링(10, 70)과 마찬가지로, 커플링(74)의 제 1 러그(26)는 제 1 파스너(34)의 길이방향 축(48)에 수직으로 배향된 제 1 축(29)을 둘러싸는 제 1 개구(27)를 형성한다. 축(48)및 파스너(34)는 제 1 작용면(42)과 제 1 지지면(44)사이에 위치된다. 도시된 예시적인 실시예에서, 제 1 개구(27)는 상기 제 1 러그(26)를 통해 연장된다. 실제 실시예에서, 제 1 조정가능한 파스너(34)는 너트(38)및 볼트(40)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 커플링은, 불량 설치 기술에 대한 커플링의 감도를 감소시키면서, 강성 및 유연성 조인트를 쉽게 그리고 신뢰성 있게 형성할 수 있다.
Claims (30)
- 단부 대 단부 관계로 파이프 요소들을 결합하기 위한 커플링으로서, 상기 커플링은:
상기 파이프 요소들을 수용하기 위한 중앙 공간을 둘러싸도록 서로 부착된 제 1 세그먼트 및 제 2 세그먼트로서, 상기 세그먼트 각각은 제 1 단부로부터 연장되는 제 1 러그 및 제 2 단부로부터 연장되는 제 2 러그를 포함하고, 상기 제 1 세그먼트의 상기 제 1 및 제 2 러그들은 상기 제 2 세그먼트의 상기 제 1 및 제 2 러그들과 각각 정렬되는, 상기 제 1 세그먼트 및 제 2 세그먼트;
상기 제 1 러그들 사이에서 연장되는 제 1 조정가능한 파스너 및 상기 제 2 러그들 사이에서 연장되는 제 2 조정가능한 파스너; 를 포함하고,
상기 각각의 세그먼트는,
상기 중앙 공간과 상기 제 1 러그 사이에 위치된 제 1 작용면, 및 상기 제 1 러그 상에 위치된 제 1 지지면으로서, 상기 제 1 파스너는 상기 제 1 작용면과 상기 제 1 지지면 사이에 위치되고, 상기 제 1 작용면 및 상기 제 1 지지면은 상기 제 1 파스너의 길이방향 축에 대해 횡방향으로 제 1 각도로 배향되는, 상기 제 1 작용면 및 상기 제 1 지지면;
상기 중앙 공간과 상기 제 2 러그 사이에 위치된 제 2 작용면, 및 상기 제 2 러그 상에 위치된 제 2 지지면으로서, 상기 제 2 파스너는 상기 제 2 작용면과 상기 제 2 지지면 사이에 위치되고, 상기 제 2 작용면 및 상기 제 2 지지면은 상기 제 2 파스너의 길이방향 축에 대해 횡방향으로 제 2 각도로 배향되되, 상기 제 2 각도는 상기 제 1 각도와는 반대 기울기를 갖는, 상기 제 2 작용면 및 상기 제 2 지지면;
상기 제 1 지지면에 인접하게 상기 제 1 러그 상에 위치된 적어도 제 1 정지면으로서, 상기 제 1 정지면은 상기 제 1 각도와 반대 기울기를 갖는 제 3 각도로 배향되는, 상기 제 1 정지면;
상기 제 2 지지면에 인접하게 상기 제 2 러그 상에 위치된 적어도 제 2 정지면으로서, 상기 제 2 정지면은 상기 제 2 각도와 반대 기울기를 갖는 제 4 각도로 배향되는, 상기 제2 정지면; 을 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 세그먼트들을 서로를 향해 끌어당기도록 상기 제 1 및 제 2 파스너들을 조정할 때, 상기 세그먼트들의 상기 제 1 단부들에서의 상기 제 1 작용면들 간의 체결 및 상기 세그먼트들의 상기 제 2 단부들에서의 상기 제 2 작용면들 간의 체결로 인하여 서로에 대해 반대 방향으로 상기 제 1 및 제 2 세그먼트들이 회전되고, 상기 제 1 러그 상의 상기 제 1 정지면들과 상기 제 2 러그 상의 상기 제 2 정지면들 중 적어도 하나 간의 체결로 인하여 상기 회전이 제한되는, 커플링. - 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 러그는, 상기 제 1 파스너의 상기 길이방향 축에 수직으로 배향되고 상기 제 1 작용면과 상기 제 1 지지면 사이에 위치된 제 1 축을 둘러싸는 제 1 개구를 형성하는, 커플링.
- 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 개구는 상기 제 1 러그를 통해 연장되는, 커플링.
- 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 러그는, 상기 제 2 파스너의 상기 길이방향 축에 수직으로 배향되고 상기 제 2 작용면과 상기 제 2 지지면 사이에 위치된 제 2 축을 둘러싸는 제 2 개구를 형성하는, 커플링.
- 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 개구는 상기 제 2 러그를 통해 연장되는, 커플링.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 조정가능한 파스너들 각각은 너트 및 볼트를 포함하는, 커플링.
- 제 1 항에 있어서, 상기 세그먼트들 각각은 상기 세그먼트들의 대향 측면들 상에 위치된 제 1 및 제 2 아치형 돌출부들을 포함하고, 상기 아치형 돌출부들의 각각은 상기 중심 공간을 향하고, 상기 세그먼트들이 상기 조정가능한 파스너들에 의해 서로를 향해 당겨질 때 상기 아치형 돌출부들의 각각은 상기 파이프 요소들 내의 원주방향 홈들 내에서 결합가능한, 커플링.
- 제 1 항에 있어서, 상기 중앙 공간 내에 위치된 시일을 더 포함하고, 상기 시일은 상기 커플링을 분해하지 않고 상기 중앙 공간 내로의 상기 파이프 요소들의 삽입을 허용하기에 충분한 이격된 관계로 상기 세그먼트 들을 지지하는, 커플링.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 각도는 45° 의 기울기를 갖는, 커플링.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 각도는 30° 내지 60° 범위의 기울기를 갖는, 커플링.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 각도는 상기 제 1 각도와 동일하지만 반대 기울기를 갖는, 커플링.
- 단부 대 단부 관계로 파이프 요소들을 결합하기 위한 커플링으로서, 상기 커플링은:
상기 파이프 요소들을 수용하기 위한 중앙 공간을 둘러싸도록 서로 부착된 제 1 세그먼트 및 제 2 세그먼트로서, 상기 세그먼트 각각은 제 1 단부로부터 연장되는 제 1 러그 및 제 2 단부로부터 연장되는 제 2 러그를 포함하고, 상기 제 1 세그먼트의 상기 제 1 및 제 2 러그들은 상기 제 2 세그먼트의 상기 제 1 및 제 2 러그들과 각각 정렬되는, 상기 제 1 세그먼트 및 제 2 세그먼트;
상기 제 1 러그들 사이에서 연장되는 제 1 조정가능한 파스너 및 상기 제 2 러그들 사이에서 연장되는 제 2 조정가능한 파스너; 를 포함하고,
상기 각각의 세그먼트는,
상기 중앙 공간과 상기 제 1 러그 사이에 위치된 제 1 작용면, 및 상기 제 1 러그 상에 위치된 제 1 지지면으로서, 상기 제 1 파스너는 상기 제 1 작용면과 상기 제 1 지지면 사이에 위치되고, 상기 제 1 작용면은 상기 제 1 파스너의 길이방향 축에 대해 수직으로 배향되고, 상기 제 1 지지면은 상기 제 1 파스너의 길이방향 축에 대해 횡방향으로 제 1 각도로 배향되는, 상기 제 1 작용면 및 상기 제 1 지지면;
상기 중앙 공간과 상기 제 2 러그 사이에 위치된 제 2 작용면, 및 상기 제 2 러그 상에 위치된 제 2 지지면으로서, 상기 제 2 파스너는 상기 제 2 작용면과 상기 제 2 지지면 사이에 위치되고, 상기 제 2 작용면은 상기 제 2 파스너의 길이방향 축에 대해 수직으로 배향되고, 상기 제 2 지지면은 상기 제 2 파스너의 길이방향 축에 대해 횡방향으로 제 2 각도로 배향되되, 상기 제 2 각도는 상기 제 1 각도와는 반대 기울기를 갖는, 상기 제 2 작용면 및 상기 제 2 지지면;
상기 제 1 지지면에 인접하게 상기 제 1 러그 상에 위치된 적어도 제 1 정지면으로서, 상기 제 1 정지면은 상기 제 1 각도와 반대 기울기를 갖는 제 3 각도로 배향되는, 상기 제 1 정지면;
상기 제 2 지지면에 인접하게 상기 제 2 러그 상에 위치된 적어도 제 2 정지면으로서, 상기 제 2 정지면은 상기 제 2 각도와 반대 기울기를 갖는 제 4 각도로 배향되는, 상기 제2 정지면; 을 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 세그먼트들을 서로를 향해 끌어당기도록 상기 제 1 및 제 2 파스너들을 조정할 때, 상기 제 1 러그 상의 상기 제 1 정지면들과 상기 제 2 러그 상의 상기 제 2 정지면들 중 적어도 하나 간의 체결로 인하여 상기 세그먼트들의 서로에 대한 회전이 제한되는, 커플링. - 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 러그는, 상기 제 1 파스너의 상기 길이방향 축에 수직으로 배향되고 상기 제 1 작용면과 상기 제 1 지지면 사이에 위치된 제 1 축을 둘러싸는 제 1 개구를 형성하는, 커플링.
- 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 개구는 상기 제 1 러그를 통해 연장되는, 커플링.
- 제 13 항에 있어서, 상기 제 2 러그는, 상기 제 2 파스너의 상기 길이방향 축에 수직으로 배향되고 상기 제 2 작용면과 상기 제 2 지지면 사이에 위치된 제 2 축을 둘러싸는 제 2 개구를 형성하는, 커플링.
- 제 15 항에 있어서, 상기 제 2 개구는 상기 제 2 러그를 통해 연장되는, 커플링.
- 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 조정가능한 파스너들 각각은 너트 및 볼트를 포함하는, 커플링.
- 제 12 항에 있어서, 상기 세그먼트들 각각은 상기 세그먼트들의 대향 측면들 상에 위치된 제 1 및 제 2 아치형 돌출부들을 포함하고, 상기 아치형 돌출부들의 각각은 상기 중심 공간을 향하고, 상기 세그먼트들이 상기 조정가능한 파스너들에 의해 서로를 향해 당겨질 때 상기 아치형 돌출부들의 각각은 상기 파이프 요소들 내의 원주방향 홈들 내에서 결합가능한, 커플링.
- 제 12 항에 있어서, 상기 중앙 공간 내에 위치된 시일을 더 포함하고, 상기 시일은 상기 커플링을 분해하지 않고 상기 중앙 공간 내로의 상기 파이프 요소들의 삽입을 허용하기에 충분한 이격된 관계로 상기 세그먼트 들을 지지하는, 커플링.
- 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 각도는 45° 의 기울기를 갖는, 커플링.
- 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 각도는 30° 내지 60° 범위의 기울기를 갖는, 커플링.
- 제 12 항에 있어서, 상기 제 2 각도는 상기 제 1 각도와 동일하지만 반대 기울기를 갖는, 커플링.
- 단부 대 단부 관계로 파이프 요소들을 결합하기 위한 커플링으로서, 상기 커플링은:
상기 파이프 요소들을 수용하기 위한 중앙 공간을 둘러싸도록 서로 부착된 제 1 세그먼트 및 제 2 세그먼트로서, 상기 세그먼트 각각은 제 1 단부로부터 연장되는 제 1 러그를 포함하고, 상기 제 1 세그먼트의 상기 제 1 러그는 상기 제 2 세그먼트의 상기 제 1 러그와 정렬되는, 상기 제 1 세그먼트 및 제 2 세그먼트;
상기 제 1 러그들 사이에서 연장되는 제 1 조정가능한 파스너; 를 포함하고, 상기 세그먼트 각각은 제2 단부를 더 포함하고, 상기 세그먼트들의 상기 제2 단부들은 상기 제2 단부들 각자와 반대로 배열되고, 상기 제2 단부들 각각은 상기 제1 및 제2 세그먼트들의 서로 결합하는 힌지에 연결되고, 상기 힌지는 상기 제1 파스너의 길이방향 축에 대해 수직으로 배향되는 힌지 축을 형성하고, 상기 제1 및 제2 세그먼트들은 상기 힌지 축 주위로 선회되고;
상기 각각의 세그먼트는,
상기 중앙 공간과 상기 제 1 러그 사이에 위치된 제 1 작용면, 및 상기 제 1 러그 상에 위치된 제 1 지지면으로서, 상기 제 1 파스너는 상기 제 1 작용면과 상기 제 1 지지면 사이에 위치되고, 상기 제 1 작용면은 상기 제 1 파스너의 길이방향 축에 대해 수직으로 배향되고, 상기 제 1 지지면은 상기 제 1 파스너의 길이방향 축에 대해 횡방향으로 제 1 각도로 배향되는, 상기 제 1 작용면 및 상기 제 1 지지면;
상기 제 1 지지면에 인접하게 상기 제 1 러그 상에 위치된 제 1 정지면으로서, 상기 제 1 정지면은 상기 제 1 각도와 반대 기울기를 갖는 제 3 각도로 배향되는, 상기 제 1 정지면; 을 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 세그먼트들을 선회시켜 서로를 향해 끌어당기도록 상기 제 1 파스너를 조정할 때, 상기 제 1 러그들 상의 상기 제 1 정지면들 간의 체결로 인하여 상기 세그먼트들의 서로에 대한 회전이 제한되는, 커플링. - 제 23 항에 있어서, 상기 제 1 러그는, 상기 제 1 파스너의 상기 길이방향 축에 수직으로 배향되고 상기 제 1 작용면과 상기 제 1 지지면 사이에 위치된 제 1 축을 둘러싸는 제 1 개구를 형성하는, 커플링.
- 제 24 항에 있어서, 상기 제 1 개구는 상기 제 1 러그를 통해 연장되는, 커플링.
- 제 23 항에 있어서, 상기 제 1 조정가능한 파스너는 너트 및 볼트를 포함하는, 커플링.
- 제 23 항에 있어서, 상기 세그먼트들 각각은 상기 세그먼트들의 대향 측면들 상에 위치된 제 1 및 제 2 아치형 돌출부들을 포함하고, 상기 아치형 돌출부들의 각각은 상기 중심 공간을 향하고, 상기 세그먼트들이 상기 조정가능한 파스너에 의해 서로를 향해 당겨질 때 상기 아치형 돌출부들의 각각은 상기 파이프 요소들 내의 원주방향 홈들 내에서 결합가능한, 커플링.
- 제 23 항에 있어서, 상기 중앙 공간 내에 위치된 시일을 더 포함하고, 상기 시일은 상기 커플링을 분해하지 않고 상기 중앙 공간 내로의 상기 파이프 요소들의 삽입을 허용하기에 충분한 이격된 관계로 상기 세그먼트 들을 지지하는, 커플링.
- 제 23 항에 있어서, 상기 제 1 각도는 45° 의 기울기를 갖는, 커플링.
- 제 23 항에 있어서, 상기 제 1 각도는 30° 내지 60° 범위의 기울기를 갖는, 커플링.
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