JP2023501657A - パイプ連結用カップリングアセンブリ - Google Patents

Abstract

本発明は、パイプ連結用カップリングアセンブリに関し、より詳しくは、互いに異なる直径を有するパイプを連結する場合にもパイプ内部を流れる流体が受ける抵抗を減少させ得、締結部材を用いてカプラーを仮組み立てした状態で設置が可能であり、締結過程で変形されないので、締結後にも安定的な固定が可能であるパイプ連結用カップリングアセンブリに関する。

Description

発明の詳細な説明

［技術分野］
本発明は、パイプ連結用カップリングアセンブリに関し、より詳しくは、互いに異なる直径を有するパイプを連結する場合にもパイプ内部を流れる流体が受ける抵抗を減少させ得、締結部材を用いてカプラーを仮組み立てした状態で設置が可能であり、締結過程で変形しないので、締結後にも安定的な固定が可能であるパイプ連結用カップリングアセンブリに関する。

［背景技術］
一般的に、軸方向に沿って連続配置されるパイプを連結するためにパイプとパイプをカップリングを用いて連結することになる。

このようなカップリングは、パイプの周り方向に沿って配置されて相互連結可能な複数のセグメントを含み、このようなセグメントをパイプ端部に配置した状態で別途の締結部材を用いて複数のセグメントを相互締結することによって、連続するパイプを連結することになる。

このとき、パイプの両端には、周り方向に沿って締結溝が形成され、カップリングの一部は、このような締結溝に挿入された状態で締結される。これは、パイプ内部流体の圧力により相互連続するパイプの間の間隔が離隔する方向に力が印加されるときにもパイプが離隔されないようにカップリングを通じて支持するようにするためである。

同時に、このようなカップリングの内部には、水密性を向上させるためにゴムのような合成樹脂材質の密封部が具備されるが、このような密封部には、パイプをカップリングの内部へ軸方向に挿入するとき、パイプの端部がカップリングの中央に位置するようにパイプの挿入長さを制限するタング部が形成される。このようなタング部は、特許文献１に開示したように、パイプの挿入時に端部を効果的に支持するように密封部の内周面の周りに沿って連続的に形成される。

このようなカップリングは、互いに異なる直径を有するパイプを連結するためにも用いられる。すなわち、第１直径を有するパイプと、このような第１直径より小さい第２直径を有するパイプを連結する場合にも上述したカップリングを用いることになるが、上述したように、密封部の内周面にタング部を形成するとき、第２直径を有するパイプの挿入長さを制限し得るようにタング部はその内径が第２直径より小さく形成されるように密封部の内周面から延長形成される必要がある。

ただし、このように構成する場合、第２直径を有するパイプの内部に流れる流体は、タング部から小さい抵抗を受けるが、第１直径を有するパイプの内部に流れる流体は、このようなタング部から相対的に一層大きい抵抗を受けることになり、これは流体が円滑に流れないという問題があった。

また、従来のカップリングの場合、セグメントには、このような締結溝に挿入されるアーチ型の表面が形成されるが、パイプの外周面の一部が陥没される形状で締結溝が形成され、このとき、セグメントのアーチ型の表面がこのような締結溝に安着するように配置した状態でセグメントを締結することになる。セグメントが安定的に固定されるように、アーチ型の表面の曲率半径は、締結溝の外周面の半径と同一に形成される。

ただし、パイプの外周面の半径が締結溝の外周面の半径より大きく形成される構造的な特徴によってそれぞれのセグメントを締結溝の上部に配置した状態でパイプの半径方向に下向移動させる方式でセグメントのアーチ型の表面を締結溝に安着させた後、締結部材を用いてこのようなセグメントを相互締結することになるが、このような方式でセグメントを配置及び締結する場合、複数のセグメントの配置状態を維持した状態で締結部材によりセグメントを締結しなければならないので、作業者が一人で作業しにくく、これによって、作業能率が低下するという問題があった。

これを改善するために、特許文献１には、セグメントのアーチ型の表面の曲率半径をパイプの外周面の半径より大きく形成して作業性を向上させ得る構成が記載されている。すなわち、セグメントのアーチ型の表面の曲率半径がパイプの外周面の半径より大きく形成されるので、このようなセグメントを締結部材で仮組み立てした状態でパイプの軸方向に移動させ得、これを通じて、仮組み立てされたセグメントは、パイプの外周面を経て締結溝が形成された位置まで移動し得るようになる。

ただし、上述したように、締結溝の外周面の半径は、パイプの外周面の半径より小さく形成されるので、このようなセグメントのアーチ型の表面を締結溝の外周面に安着させるために、特許文献１では、このようなアーチ型の表面の曲率半径が締結溝の外周面の半径と一致するように締結部材が締められるとき変形可能なセグメントを記載している。

施工現場で適用されているカップリングは、鋳鉄材質で形成されることが一般的である。カップリングの複雑な形状を具現すると共に製造コストを考慮して、鋳鉄を用いた鋳物加工を通じて生産することになる。

しかし、鋳鉄材質のセグメントを特許文献１のような構造で形成した状態で締結すると、炭素含有量が高い鋳鉄材質の特性によって変形過程でセグメントが割れて破損するという問題があるので、実際現場では適用できないという限界がある。

したがって、上記した問題に対する解決が至急な実情である。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］大韓民国公開特許公報第１０－２００７－００１２７２３号（２００７．０１．２６公開）
［発明の概要］
［発明が解決しようとする課題］
本発明で解決しようとする技術的課題は、互いに異なる直径を有するパイプを連結する場合にもパイプの内部を流れる流体が受ける抵抗を減少させ得るパイプ連結用カップリングアセンブリを提供することを目的とする。

また、締結部材を用いてカプラーを仮組み立てした状態で設置が可能であり、締結過程で変形しないので、締結後にも安定的な固定が可能なパイプ連結用カップリングアセンブリを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］
上述した技術的課題を解決するための本発明によるカップリングアセンブリは、軸方向に沿って連続配置されるパイプを連結するが、第１直径を有する第１パイプと、前記第１直径より小さい第２直径を有する第２パイプを連結するためのカップリングアセンブリにおいて、前記カップリングアセンブリは、相互対向配置される二つ以上のカプラー、及び前記カプラーの内部に具備されて前記カプラーの締結時に前記第１パイプと前記第２パイプの外周面に密着しながら水密を維持する水密部材を含むが、前記カプラーには、前記第１パイプと前記第２パイプの外周面にそれぞれ形成された締結溝にそれぞれ挿入される係止部が形成され、前記水密部材には、前記カプラーの内周面に密着支持されるベース部と、前記ベース部から前記パイプの端部に向かって突出形成された突出部と、それぞれの前記パイプの外周面に密着するように前記ベース部の両端から延長形成された密着部が形成されるが、前記ベース部の内周面には、周りに沿って相互離隔配置される複数個の前記突出部が形成される。

このとき、前記突出部には、前記第２パイプの挿入時に前記第２パイプの端部が前記突出部を加圧しながら前記カプラーの中央を超えることを防止するように前記突出部の変形を制限する補強部材が具備され得る。

このとき、前記密着部は、前記第１パイプの外周面に密着する第１密着部と、前記第２パイプの外周面に密着する第２密着部を含み、前記補強部材は、前記第２密着部と隣接した位置に形成され得る。

このとき、前記密着部には、前記パイプの外周面に密着する密着面が形成されるが、前記密着面は、前記第１パイプの外周面に密着する第１密着面と、前記第２パイプの外周面に密着する第２密着面を含み、前記第１密着面の長さは、前記第２密着面の長さより長く形成され得る。

このとき、前記第１密着面には、前記第１パイプが挿入された状態で前記第２パイプの挿入時に前記突出部が変形されることを防止するように前記突出部を支持する支持面が延長形成され得る。

このとき、前記補強部材の直径は、前記第１パイプの前記第１直径より小さく形成され得る。
このとき、前記補強部材の直径は、前記第２パイプの前記第２直径より大きく形成され得る。

このとき、前記補強部材は、複数個の前記突出部に対応するように複数個で形成されるが、それぞれの前記補強部材の周り方向の長さは、前記突出部の周り方向の長さより長く形成され得る。

このとき、前記第１パイプと前記第２パイプを連結するために、二つ以上の前記カプラーが対向配置された状態で複数の前記カプラーを仮組み立てする締結部材が具備され、前記係止部の両側には、仮組み立てされた前記カプラーの間に前記パイプの外周面が貫通可能となるように前記係止部と前記パイプの干渉を防止する干渉防止溝が形成され得る。

このとき、前記係止部には、前記締結溝の外周面に対向するアーチ面が形成され、前記干渉防止溝には、前記アーチ面から半径方向の外側に延長形成される第１延長面が形成され得る。

このとき、前記干渉防止溝には、前記第１延長面から下向延長形成されるが、前記アーチ面と同心円上に配置される曲率を有する第２延長面が形成され得る。
このとき、前記干渉防止溝には、前記カプラーの内部に水圧印加時に前記水密部材の側面が前記干渉防止溝を通じて外部に突出することを防止するように前記水密部材の側面を支持する補助支持面が形成され得る。

このとき、前記補助支持面は、前記第１延長面上のいずれか一つの位置と前記第２延長面上の他の一つの位置を連結する連結面と、前記第１延長面と、前記第２延長面が形成する閉曲線形状の断面を有するように形成され得る。

このとき、前記アーチ面と前記第１延長面が接する位置は、前記カプラーの底面を基準として０°超過及び２４°以下の範囲で形成され得る。
このとき、前記アーチ面と前記第１延長面が接する位置は、前記カプラーの底面を基準として１２°以上及び２０°以下の範囲で形成され得る。

［発明の効果］
上述した構成を有する本発明のパイプ連結用カップリングアセンブリによると、水密部材に形成された突出部が複数個で分割形成されてパイプの内部を流れる流体が受ける抵抗を最小化させ得るので、流体の流れが円滑になるという利点がある。

また、二つ以上のカプラーを締結部材で仮組み立てした状態でパイプに設置が可能なので作業性が向上するという利点がある。
また、カプラーの締結過程でカプラーが変形されなくてもパイプに形成された締結溝に安着するように構成されるので、締結後の安定的な固定が可能であり、現場適用のための要求水圧を十分に満足し得るという利点もある。

図１は、本発明の一実施例によるカップリングアセンブリが締結される前の状態を示した断面図である。 図２は、本発明の一実施例によるカップリングアセンブリが締結された状態を示した断面図である。 図３は、本発明の一実施例による水密部材を示した図であって、（ａ）は、全体斜視図であり、（ｂ）は、部分斜視図である。 図４は、本発明の一実施例によるカップリングアセンブリの干渉防止溝を拡大して示した断面図である。 図５は、本発明の一実施例によるカップリングアセンブリが締結される前の状態を示した正面図である。 図６は、本発明によるカップリングアセンブリの第１延長面の形成位置による許容水圧の相関関係を示した性能グラフである。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施例に対して本発明が属する技術分野において通常の知識を有した者が容易に実施できるように詳しく説明する。本発明は、多様な相異なっている形態で具現され得、ここで説明する実施例によって限定されない。本発明を明確に説明するために、図面において説明と関係ない部分は省略し、明細書全体にわたって同一又は類似の構成要素に対しては同一の参照符号を付与した。

本明細書で「含む」又は「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらの組み合わせが存在することを説明ためのものであって、一つ又はそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらの組み合わせなどの存在又は付加可能性をあらかじめ排除しないものと理解すべきである。

図１は、本発明の一実施例によるカップリングアセンブリが締結される前の状態を示した断面図であり、図２は、本発明の一実施例によるカップリングアセンブリが締結された状態を示した断面図であり、図３は、本発明の一実施例による水密部材を示した図であって、（ａ）は、全体斜視図であり、（ｂ）は、部分斜視図であり、図４は、本発明の一実施例によるカップリングアセンブリの干渉防止溝を拡大して示した断面図であり、図５は、本発明の一実施例によるカップリングアセンブリが締結される前の状態を示した正面図であり、図６は、本発明によるカップリングアセンブリの第１延長面の形成位置による許容水圧の相関関係を示した性能グラフである。

図１に示したように、本発明によるカップリングアセンブリは、軸方向に沿って連続配置されるパイプ１０を連結するが、第１直径Ｄ１を有する第１パイプ１１と、前記第１直径Ｄ１より小さい第２直径Ｄ３を有する第２パイプ１２を連結するためのカップリングアセンブリである。

このようなカップリングアセンブリは、相互対向配置される二つ以上のカプラー１００、及びカプラー１００の内部に具備されてカプラー１００の締結時に第１パイプ１１と第２パイプ１２の外周面に密着しながら水密を維持する水密部材３０を含むが、カプラー１００には、第１パイプ１１と第２パイプ１２の外周面にそれぞれ形成された締結溝１１ａ、１２ａにそれぞれ挿入される係止部１１０が形成され、水密部材３０には、カプラー１００の内周面に密着支持されるベース部３１と、このようなベース部３１からパイプ１０の端部に向かって突出形成された突出部３３と、それぞれのパイプ１０の外周面に密着するようにベース部３１の両端から延長形成された密着部３２が形成されるが、ベース部３１の内周面には、周りに沿って相互離隔配置される複数個の突出部３３が形成される。

このとき、図１に示したように、カプラー１００には、係止部１１０が延長形成される基体部１２０が具備され、このような基体部１２０には、水密部材３０の後方を支持する後方支持面１２１と水密部材３０の側方を支持する側方支持面１２２が形成され、側方支持面１２２は、第１パイプ１１側に形成された第１側方支持面１２２ａと、第２パイプ１２側に形成された第２側方支持面１２２ｂを含むことができる。

上述したように、水密部材３０の内周面に突出部３３を形成するとき、第２直径Ｄ３を有する第２パイプ１２の挿入長さを制限し得るように、突出部３３は、その内径が第２直径Ｄ３より小さく形成されるように水密部材３０の内周面から延長形成される必要がある。

ただし、このように構成する場合、第２直径Ｄ３を有する第２パイプ１２の内部に流れる流体は、突出部３３から小さい抵抗を受けることになるが、第１直径Ｄ１を有する第１パイプ１１の内部に流れる流体は、このような突出部３３から相対的により大きい抵抗を受けることになって流体が円滑に流れないことがあるので、ベース部３１の内周面に沿って複数個の突出部３３が相互離隔配置されるように構成する。

このように突出部３３が複数個で分割形成されると、パイプ１０の内部を流れる流体が受ける抵抗が減少することによって流体の流れが円滑になる。
このとき、突出部３３には、図１に示したように、第２パイプ１２の挿入時に第２パイプ１２の端部が突出部３３を加圧しながらカプラー１００の中央を超えることを防止するように突出部３３の変形を制限する補強部材３３ａが具備され得る。

すなわち、突出部３３は、ベース部３１の内周面から半径方向の内側に延長形成されるが、第１パイプ１１より直径が小さい第２パイプ１２の端部を支持しなければならない分突出部３３の半径方向の延長長さは長く形成されるしかなく、このような場合に、第２パイプ１２の挿入時に突出部３３が変形されることを制限する補強部材３３ａが具備されると、第２パイプ１２を効果的に支持して第２パイプ１２の端部がカプラー１００の中央に配置されるように構成することができる。

このとき、図１に示したように、密着部３２は、第１パイプ１１の外周面に密着する第１密着部３２ａと、第２パイプ１２の外周面に密着する第２密着部３２ｂを含み、上述した補強部材３３ａは、第２密着部３２ｂと隣接した位置に形成され得る。

これは、第２密着部３２ｂの場合、直径が小さい第２パイプ１２の外周面に密着されるように第１密着部３２ａより半径方向の内側に相対的に長く形成されるので、ベース部３１と第２密着部３２ｂの間には、ベース部３１と第１密着部３２ａの間より相対的に広い離隔空間が形成され、このような離隔空間に補強部材３３ａを形成する。このように、ベース部３１と第２密着部３２ｂの間の離隔空間に補強部材３３ａを形成すると、図２に示したように、第２パイプ１２を挿入しても第２密着部３２ｂと補強部材３３ａが相互干渉を起こすことを防止し得る。

また、このような補強部材３３ａが第２密着部３２ｂ側に形成されると、第２パイプ１２の挿入によって第２パイプ１２の端部が突出部３３を加圧しながらカプラー１００の中央を超える状況で補強部材３３ａが突出部３３を引く方式で突出部３３が変形されることを制限することになって第２パイプ１２の端部を効果的に支持できることになる。

このとき、密着部３２には、パイプ１０の外周面に密着する密着面３４が形成されるが、このような密着面３４は、第１パイプ１１の外周面に密着する第１密着面３４ａと、第２パイプ１２の外周面に密着する第２密着面３４ｂを含み、第１密着面３４ａの長さＬ１は、第２密着面３４ｂの長さＬ２より長く形成され得、このように第２密着面３４ｂを第１密着面３４ａより長く形成すると、安定的な水密性の確保が可能となる。

さらに、第１密着面３４ａの長さを十分に長く形成すると、第１パイプ１１が挿入された状態でこのような第１密着部３２ａが突出部３３の側面を支持することによって、第２パイプ１２の挿入時に突出部３３が第２パイプ１２の端部により押されて変形されることを防止することができ、そのために、第１密着部３２ａには、第１密着面３４ａから延長形成される支持面３４ｃが具備され得る。

このとき、図２に示したように、上述した補強部材３３ａの直径Ｄ２は、第１パイプ１１の第１直径Ｄ１より小さく形成され得る。すなわち、このように構成すると、補強部材３３ａの内周面が第１パイプ１１の内周面より半径方向の内側に具備されて第１パイプ１１の挿入時に補強部材３３ａが突出部３３を効果的に支持することによって、第１パイプ１１がカプラー１００の中央を超えることを防止し得るようになる。

また、図２に示したように、上述した補強部材３３ａの直径Ｄ２は、第２パイプ１２の第２直径Ｄ３より大きく形成されて第２パイプ１２と離隔配置され得る。すなわち、このように構成すると、第２パイプ１２の内周面が補強部材３３ａの内周面より半径方向の内側に具備されて第２パイプ１２の挿入時に補強部材３３ａが第２パイプ１２と干渉が発生することを効果的に防止し得るようになる。

このとき、図３に示したように、補強部材３３ａは、複数個の突出部３３に対応するように複数個で形成されるが、それぞれの補強部材３３ａの周り方向の長さは、突出部３３の周り方向の長さより長く形成され得る。

すなわち、上述したように、補強部材３３ａの直径Ｄ２は、第２パイプ１２の第２直径Ｄ３より大きく形成されるので、第２パイプ１２の内部を流れる流体の流れとは関係のない状態になり、このような状態で補強部材３３ａの周り方向の長さを突出部３３の周り方向の長さより長く形成すると、補強部材３３ａが突出部３３をより効果的に支持し得るようになる。

このとき、第１パイプ１１と第２パイプ１２を連結するために、二つ以上のカプラー１００が対向配置した状態で複数のカプラー１００を仮組み立てする締結部材２０が具備され、係止部１１０の両側には、仮組み立てされたカプラー１００の間にパイプ１０の外周面が貫通可能に係止部１１０とパイプ１０の干渉を防止する干渉防止溝１１２が形成され得る。

すなわち、軸方向に沿って連続配置されるパイプ１０を連結するために、二つ以上のカプラー１００が対向配置され、複数のカプラー１００に締結部材２０が仮組み立てされた状態でパイプ１０を連結するように構成される。

このとき、カプラー１００には、それぞれのパイプ１０に形成された締結溝１１ａ、１２ａに挿入される係止部１１０が形成されるが、このような係止部１１０の内径は、締結溝１１ａ、１２ａの外径に対応するサイズで形成される。

すなわち、パイプ１０の中心からパイプ１０の外周面までの距離がｒｏであり、パイプ１０の中心から締結溝１１ａ、１２ａの外周面までの距離がｒｇであるとき、係止部１１０が締結溝１１ａ、１２ａの外周面に密着するように、係止部１１０の内径は締結溝１１ａ、１２ａの外径に対応するサイズで形成される。このとき、係止部１１０の内径は、締結溝１１ａ、１２ａの外径より多少大きく形成されてもよい。これは、係止部１１０が締結溝１１ａ、１２ａより半径方向の外側に密着するからである。係止部１１０の内径と締結溝１１ａ、１２ａの外径のサイズ差は、係止部１１０が締結溝１１ａ、１２ａの外周面に密着し得る程度のみ形成されることが好ましい。

このように構成する場合、係止部１１０が締結溝１１ａ、１２ａの外周面に密着することになって構造的な安定性が確保され得る。
ただし、係止部１１０が締結溝１１ａ、１２ａの外周面に密着するように構成する場合、構造的安定性は確保し得るが、これによって、複数のカプラー１００が締結部材２０により仮組み立てされた状態で軸方向に沿ってパイプ１０の外周面に挿入される場合、係止部１１０がパイプ１０の外周面にかかって仮組み立てされた複数のカプラー１００が挿入されないという問題が発生し得る。

したがって、このような問題を解決するために、図４及び図５に示したように、係止部１１０の両側には、干渉防止溝１１２が形成される。このような干渉防止溝１１２は、仮組み立てされたカプラー１００の間にパイプ１０の外周面が貫通可能に間隔を形成することになる。

すなわち、係止部１１０が締結溝１１ａ、１２ａの外周面に密着することになって構造的な安定性が確保されるだけでなく、係止部１１０の両側に干渉防止溝１１２が形成されることによってカプラー１００が仮組み立てされた状態でパイプ１０を軸方向に貫通して設置し得るので、作業性が向上し得る。

上述したように、このようなカプラー１００には、第１パイプ１１に形成された締結溝１１ａに挿入される第１係止部１１０ａと、第２パイプ１２に形成された締結溝１２ａに挿入される第２係止部１１０ｂが形成され、このような第１係止部１１０ａと第２係止部１１０ｂを連結する基体部１２０が形成される。また、このような基体部１２０と係止部１１０を通じて形成される空間の内部には、パイプ１０の内部を流れる流体が漏洩することを防止するように弾性を有する水密部材３０が具備される。

また、このようなカプラー１００には、図５に示したように、締結部材２０が貫通する締結部１３０が形成され、相互対向するカプラー１００に形成された締結部１３０を締結部材２０で同時に貫通した後に締結することになる。このようにカプラー１００が定位置に配置されると、締結部材２０を用いて締結する前に、作業者は、相互対向配置されたカプラー１００をパイプ１０の半径方向の内側に平行移動させて締結部１３０に形成された底面１３１が相互接するようにする方式でカプラー１００が正常的に締結されるか否かを確認することになる。このとき、カプラー１００は、別途の変形がなくても締結部１３０に形成された底面１３１が相互接するように形成される。

連続配置されるパイプ１０と仮組み立てされたカプラー１００が定位置に設置されると、その後、締結部材２０を用いて締結力を印加することになる。このように締結力が印加されると、相互対向配置されたカプラー１００がパイプ１０の半径方向の内側に平行移動することになり、カプラー１００に形成された締結部１３０が接することになると、カプラー１００は、それ以上は移動せず、このような状態で、締結部材２０には、一定レベルの締結トルクが印加されることになる。このとき、係止部１１０が締結溝１１ａ、１２ａの外周面に密着し得る程度に係止部１１０の内径が締結溝１１ａ、１２ａの外径より多少大きく形成されるので、カプラー１００に形成された締結部１３０が接する過程でカプラー１００に変形は発生しなくなる。

また、上述したように、カプラー１００がパイプ１０の半径方向の内側に平行移動することになると、カプラー１００に形成された係止部１１０は、締結溝１１ａ、１２ａに挿入され、その後、パイプ１０内部の流体圧力によってパイプ１０が軸方向に離隔されないように支持することになる。

このとき、図１及び図２に示したように、係止部１１０には、締結溝１１ａ、１２ａの外周面に対向するアーチ面１１１が形成され、上述した干渉防止溝１１２には、図４に示したように、アーチ面１１１から半径方向の外側に延長形成される第１延長面１１２ａが形成され得る。

すなわち、このような第１延長面１１２ａがアーチ面１１１から半径方向の外側に延長されるので、係止部１１０とパイプ１０の外周面の間に間隔を確保することが容易になる。
また、干渉防止溝１１２には、第１延長面１１２ａから下向延長形成されるが、アーチ面１１１と同心円上に配置される曲率を有する第２延長面１１２ｂが形成され得る。

すなわち、第１延長面１１２ａが半径方向の外側に延長形成された状態で第２延長面１１２ｂがこのような第１延長面１１２ａから追加で延長形成され、第１延長面１１２ａと第２延長面１１２ｂが形成された分だけ係止部１１０とパイプ１０の外周面の間に間隔が確保される。

このとき、第２延長面１１２ｂは、図４に示したように、アーチ面１１１と同心円上に配置される曲率を有するように形成される。このように第２延長面１１２ｂがアーチ面１１１と同心円上に配置される曲率を有するように形成されると、第２延長面１１２ｂは、パイプ１０に形成された締結溝１１ａ、１２ａの外周面１１ａ及びパイプ１０の外周面と同心円上に配置され得、第２延長面１１２ｂがパイプ１０の外周面より半径方向の外側に位置するようになると、パイプ１０の外周面と第２延長面１１２ｂの配置状態を通じて締結溝１１ａ、１２ａの外周面に係止部１１０が安定的に密着されたかを作業者が肉眼で容易に確認し得るようになる。

また、第１延長面１１２ａは、第２延長面１１２ｂがパイプ１０の外周面より半径方向の外側に位置し得る長さに形成されることが好ましい。
このとき、干渉防止溝１１２には、カプラー１００の内部に水圧が印加される場合、上述した水密部材３０の密着部３２が干渉防止溝１１２を通じて外部に突出することを防止するように、図４に示したように、密着部３２を支持する補助支持面１２６が形成され得る。

すなわち、カプラー１００の内部に１００ｂａｒ以上の圧力が印加される場合、水密部材３０の密着部３２が第１延長面１１２ａと第２延長面１１２ｂで形成された干渉防止溝１１２を通じて外部に突出して破損され得るが、上述したように、干渉防止溝１１２に水密部材３０の密着部３２を支持する補助支持面１２６が形成されると、密着部３２が突出することを防止して水密部材３０が破損されず、安定的に流体漏洩を防止し得るようになる。

このような補助支持面１２６は、第１延長面１１２ａ上のいずれか一つの位置と第２延長面１１２ｂ上の他の一つの位置を連結する連結面１１２ｃと、第１延長面１１２ａと、第２延長面１１２ｂが形成する閉曲線形状の断面を有するように構成され得る。

すなわち、上述した補助支持面１２６は、連結面１１２ｃ、第１延長面１１２ａ及び第２延長面１１２ｂで形成される閉曲線形状の断面を有することになるので、水圧の印加時に補助支持面１２６が密着部３２を支持して水密部材３０が干渉防止溝１１２を通じて外部に突出することを効果的に防止し得るようになる。

このような連結面１１２ｃは、第１延長面１１２ａ上のいずれか一つの位置と第２延長面１１２ｂ上の他の一つの位置を連結することになるが、すなわち、図４に示したように、第１延長面１１２ａの一端から始めて第２延長面１１２ｂ上のいずれか一つの位置を連結するように構成し得る。

特に、連結面１１２ｃが第２延長面１１２ｂ上のいずれか一つの位置を連結するが、第２延長面１１２ｂの一端と第２延長面１１２ｂの他端の間の位置を連結すると、図４に示したように、連結面１１２ｃに連続して第２延長面１１２ｂが形成されるが、このように構成すると、上述したように、パイプ１０の外周面と第２延長面１１２ｂの配置状態を通じて締結溝１１ａ、１２ａの外周面に係止部１１０が安定的に密着されたかを作業者が肉眼で容易に確認し得るようになる。

または、第１延長面１１２ａの一端から始めて第２延長面１１２ｂの他端まで連結するように構成するか、第１延長面１１２ａ上のいずれか一つの位置から始めて第２延長面１１２ｂの他端まで連結するように構成することも可能である。このように補助支持面１２６を形成すると、干渉防止溝１１２の一定領域を閉鎖して水密部材３０の密着部３２を支持し得るようになる。

また、このような補助支持面１２６は、カプラー１００の仮組み立て以後、パイプ１０締結時に、パイプ１０の外周面と干渉が発生しないように連結面１１２ｃを基準として半径方向の外側に延長形成されることが好ましい。

このとき、第１延長面１１２ａが形成される部分は、係止部１１０のアーチ面１１１と締結溝１１ａ、１２ａの外周面が相互離隔されるので、このような部分では、係止部１１０がパイプ１０を支持できなくなる。これは、第１延長面１１２ａが形成されることによってカプラー１００が支持し得る水圧が減少することを意味する。したがって、このような第１延長面１１２ａは、カプラー１００の締結以後、許容水圧を満足し得る範囲内で形成されることが好ましい。第１延長面１１２ａの形成位置は、カプラー１００の仮組み立て状態でパイプ１０に設置するとき、このようなカプラー１００をパイプ１０に軸方向に容易に挿入し得るかを決定するだけでなく、パイプ１０の内部流体の圧力によって相互連続するパイプ１０の間の間隔が離隔される方向に力が印加されるとき、これを効果的に支持できるかを決定するので、このような第１延長面１１２ａの形成位置は、愼重に決定する必要がある。

第１延長面１１２ａの形成位置、すなわち、カプラー１００の底面１３１を基準としてアーチ面１１１と第１延長面１１２ａが接する位置まで形成される角度をαであると定義するとき、図６に示したように、第１延長面１１２ａが小さい角度で形成されるほど許容水圧が増加することが確認できる。すなわち、第１延長面１１２ａの形成位置と許容水圧は反比例の関係にある。

また、第１延長面１１２ａの形成角度が大きくなるほど許容水圧が減少することになり、このような角度が２４°を超過すると、許容水圧が急激に減少するので、このような角度は、２４°以下に形成されることが好ましい。

また、一般的にパイプ１０連結用カプラー１００と関連した代表的な基準としては、アメリカのＵＬ（Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）基準を挙げることができ、このようなＵＬ基準によると、パイプ１０連結用カプラー１００の場合、使用水圧の５倍に該当する水圧に耐えなければならないと規定している。

すなわち、建物で用いられる使用水圧は、２１ｂａｒ程度が一般的であるので、ＵＬ基準によるとき、最小１０５ｂａｒの水圧に耐えなければならない。
これによって、第１延長面１１２ａの形成角度を変更しながらカプラー１００の許容水圧を確認すると、図６に示したように、第１延長面１１２ａの形成角度が２０°を超過する場合、カプラー１００の許容水圧がアメリカのＵＬ基準を満足したいため、第１延長面１１２ａは、αが２０°以下である位置で形成されることがより好ましい。

このとき、第１延長面１１２ａが低い角度で形成されるほど許容水圧は増加するが、第１延長面１１２ａが低い角度で形成されるほどカプラー１００が仮組み立てされた状態でパイプ１０に設置することが難しくなる。したがって、第１延長面１１２ａは、カプラー１００が仮組み立てされた状態でパイプ１０に設置され得る最小限の位置又は少なくともこのような位置より高い位置に形成される必要がある。

このようなαの最小値を導出するための過程は、次の通りである。
まず、カプラー１００をパイプ１０の外周面１０ａの上部で下向移動させると、係止部１１０のアーチ面１１１の曲率半径がパイプ１０の外周面の曲率半径ｒｏより小さく形成されることによって、係止部１１０がパイプ１０の外周面の一部分のみを取り囲んで状態でそれ以上下向移動せず、このような位置でカプラー１００の高さが固定される。

すなわち、このようにカプラー１００の高さが固定された状態でこのようなカプラー１００の両端より鉛直下方に位置するパイプ１０の他の部分は、パイプ１０の外周面の曲率半径ｒｏがより大きいため、カプラー１００の内部に挿入されない部分を意味することになる。

したがって、このようにカプラー１００の内部に挿入されないパイプ１０の他の部分がカプラー１００の内部に挿入されるように干渉防止溝１１２を形成する必要があり、パイプ１０の中心で高さが固定されたカプラー１００の一端まで延長した線とパイプ１０の中心を貫通する水平線が成す角度がαの最小値となり、このような過程を通じて導出されたαの最小値は、１２°である。

つまり、αの形成角度は、１２°～２０°の間の範囲で形成されることが好ましい。
上述したように、パイプ１０とカプラー１００の間には、流体漏洩を防止する水密部材３０が具備され、カプラー１００の内部には、このような水密部材３０のベース部３１を支持固定する後方支持面１２１と、水密部材３０の密着部３２を支持固定する側方支持面１２２が形成される。

すなわち、パイプ１０とカプラー１００の間に水密部材３０を配置した状態で締結部材２０を用いてカプラー１００を組み立てると、水密部材３０がカプラー１００により押されながらパイプ１０の外周面を加圧するようになる。このように水密部材３０が押されながら流体漏洩を防止することになるが、水密部材３０が設計仕様に合わせて適切に加圧されながら弾性変形されると流体の漏洩が効果的に防止されるが、もし、水密部材３０が加圧される過程で設計仕様を超える加圧力により水密部材３０に変形が発生すると、このような過度な変形により水密部材３０とパイプ１０が接する部分から流体が漏洩するという問題があり得る。

したがって、水密部材３０がカプラー１００により押される過程で設計仕様を超える加圧力により水密部材３０に変形が発生する場合に、このような水密部材３０がカプラー１００により押されてもそれ以上はパイプ１０の外周面を加圧しないように後方支持面１２１の両端から半径方向の外側に延長形成される変形許容溝１２５が形成される。

すなわち、設計仕様に合致する加圧力が水密部材３０に印加されると、このような水密部材３０が弾性変形されながらパイプ１０の外周面を加圧することになるが、もし、設計仕様を超える加圧力が水密部材３０に印加される場合には、水密部材３０が変形許容溝１２５に沿って半径方向の外側に変形されながらそれ以上はパイプ１０の外周面を加圧しないように構成することによって、水密部材３０の過度な変形による流体漏洩問題を解決できることになる。

また、カプラー１００を組み立てる過程で後方支持面１２１と水密部材３０の外周面の間には、摩擦力が作用することになるが、特に、後方支持面１２１のうちカプラー１００の両端に隣接して形成された後方支持面１２１で大きい摩擦力が作用することによって、このような摩擦力により水密部材３０がカプラー１００の組み立て方向に沿って押された状態で加圧されながら水密部材３０の過度な変形が発生することになり、これによって、流体漏洩があり得るが、上述したように、後方支持面１２１の両端から半径方向の外側に延長形成される変形許容溝１２５が形成されると、後方支持面１２１の両端が水密部材３０の外周面と離隔されるので、摩擦力による水密部材３０の過度な変形問題を解決し得ることになる。

このとき、図４及び図５に示したように、カプラー１００の基体部１２０の外周面１２３の両端には、半径方向の外側に延長形成される補強部１２４が形成され得る。
上述したように、後方支持面１２１から半径方向の外側に延長される変形許容溝１２５が形成される場合、カプラー１００の基体部１２０の厚さが減少することによって、耐久性に問題が発生し得るので、これを防止するために、カプラー１００の基体部１２０の外周面１２３には、半径方向の外側に補強部１２４が延長形成される。

本発明の一実施例に対して説明したが、本発明の思想は、本明細書に提示される実施例によって制限されず、本発明の思想を理解する当業者は、同一の思想の範囲内で、構成要素の付加、変更、削除、追加などにより他の実施例を容易に提案することができるが、それも本発明の思想範囲内に含まれる。

Claims (15)

1. 軸方向に沿って連続配置されるパイプを連結するが、第１直径を有する第１パイプと、前記第１直径より小さい第２直径を有する第２パイプを連結するためのカップリングアセンブリにおいて、
   前記カップリングアセンブリは、
   相互対向配置される二つ以上のカプラー；及び
   前記カプラーの内部に具備されて前記カプラーの締結時に前記第１パイプと前記第２パイプの外周面に密着しながら水密を維持する水密部材；
   を含むが、
   前記カプラーには、前記第１パイプと前記第２パイプの外周面にそれぞれ形成された締結溝にそれぞれ挿入される係止部が形成され、
   前記水密部材には、前記カプラーの内周面に密着支持されるベース部と、前記ベース部から前記パイプの端部に向かって突出形成された突出部と、それぞれの前記パイプの外周面に密着するように前記ベース部の両端から延長形成された密着部が形成されるが、
   前記ベース部の内周面には、周りに沿って相互離隔配置される複数個の前記突出部が形成されることを特徴とする、カップリングアセンブリ。
2. 前記突出部には、前記第２パイプの挿入時に前記第２パイプの端部が前記突出部を加圧しながら前記カプラーの中央を超えることを防止するように前記突出部の変形を制限する補強部材が具備されることを特徴とする、請求項１に記載のカップリングアセンブリ。
3. 前記密着部は、前記第１パイプの外周面に密着する第１密着部と、前記第２パイプの外周面に密着する第２密着部を含み、
   前記補強部材は、前記第２密着部と隣接した位置に形成されることを特徴とする、請求項２に記載のカップリングアセンブリ。
4. 前記密着部には、前記パイプの外周面に密着する密着面が形成されるが、前記密着面は、前記第１パイプの外周面に密着する第１密着面と、前記第２パイプの外周面に密着する第２密着面を含み、
   前記第１密着面の長さは、前記第２密着面の長さより長く形成されることを特徴とする、請求項２に記載のカップリングアセンブリ。
5. 前記第１密着面には、前記第１パイプが挿入された状態で前記第２パイプの挿入時に前記突出部が変形されることを防止するように前記突出部を支持する支持面が延長形成されることを特徴とする、請求項４に記載のカップリングアセンブリ。
6. 前記補強部材の直径は、前記第１パイプの前記第１直径より小さく形成されることを特徴とする、請求項２に記載のカップリングアセンブリ。
7. 前記補強部材の直径は、前記第２パイプの前記第２直径より大きく形成されることを特徴とする、請求項６に記載のカップリングアセンブリ。
8. 前記補強部材は、複数個の前記突出部に対応するように複数個で形成されるが、
   それぞれの前記補強部材の周り方向の長さは、前記突出部の周り方向の長さより長く形成されることを特徴とする、請求項７に記載のカップリングアセンブリ。
9. 前記第１パイプと前記第２パイプを連結するために、二つ以上の前記カプラーが対向配置された状態で複数の前記カプラーを仮組み立てする締結部材が具備され、
   前記係止部の両側には、仮組み立てされた前記カプラーの間に前記パイプの外周面が貫通可能となるように前記係止部と前記パイプの干渉を防止する干渉防止溝が形成されることを特徴とする、請求項１に記載のカップリングアセンブリ。
10. 前記係止部には、前記締結溝の外周面に対向するアーチ面が形成され、前記干渉防止溝には、前記アーチ面から半径方向の外側に延長形成される第１延長面が形成されることを特徴とする、請求項９に記載のカップリングアセンブリ。
11. 前記干渉防止溝には、前記第１延長面から下向延長形成されるが、前記アーチ面と同心円上に配置される曲率を有する第２延長面が形成されることを特徴とする、請求項１０に記載のカップリングアセンブリ。
12. 前記干渉防止溝には、前記カプラーの内部に水圧印加時に前記水密部材の側面が前記干渉防止溝を通じて外部に突出されることを防止するように前記水密部材の側面を支持する補助支持面が形成されることを特徴とする、請求項１１に記載のカップリングアセンブリ。
13. 前記補助支持面は、前記第１延長面上のいずれか一つの位置と前記第２延長面上の他の一つの位置を連結する連結面と、前記第１延長面と、前記第２延長面が形成する閉曲線形状の断面を有することを特徴とする、請求項１２に記載のカップリングアセンブリ。
14. 前記アーチ面と前記第１延長面が接する位置は、前記カプラーの底面を基準として０°超過及び２４°以下の範囲で形成されることを特徴とする、請求項１０に記載のカップリングアセンブリ。
15. 前記アーチ面と前記第１延長面が接する位置は、前記カプラーの底面を基準として１２°以上及び２０°以下の範囲で形成されることを特徴とする、請求項１４に記載のカップリングアセンブリ。

Images