KR100530660B1 - 파이프 조인트（pipe joint） - Google Patents

Abstract

(과제) 플라스틱제 삽입관의 정밀도나 변형에 관계없이 용이하게 삽입할 수 있음과 아울러 빼낼 수 있고, 또한 삽입관에 슬리브를 끼우는 조작등을 필요로 하지 않는 간이한 조작에 의해서 착탈을 반복가능하게 한 파이프 조인트를 제공한다.

(해결수단) 제 1 본체(1)와, 제 1 본체(1)에 나사부(9)에 의해서 나사결합되는 제 2 본체(2)를 가지며, 제 1 본체(1)와 제 2 본체(2) 사이에 O링(3), 보조링(4), 걸림링(5), 가압링(6)을 차례로 배치하여 설치하고, 제 2 본체(2)를 회전시킴에 의한 축방향으로의 변위가 가압링(6)과 함께 걸림링(5)을 삽입관(17)에 누름접촉 또는 해제하도록 형성하여 삽입관(17)의 밀봉과 착탈을 용이하게 한 것을 특징으로 하는 파이프 조인트이다.

Description

파이프 조인트{ｐｉｐｅｊｏｉｎｔ}

본 발명은 냉난방용의 온수 또는 수돗물 등을 수송하는 플라스틱관의 파이프 조인트에 관한 것으로서, 특히 원터치식이라 불리우는 파이프 조인트에 관한 것이다.

종래의 파이프 조인트로서는 도 5 내지 도 8에 그 단면을 모형적으로 나타낸 바와 같은 것들이 있으며, 본체는 대개 플라스틱으로 제조되어 있다. 이것들 모두는 플라스틱관용의 원터치식이라 불리우는 파이프 조인트로서, 단지 삽입관을 삽입하는 조작만에 의해서 접합이 완료되는 방식의 것이다. 도 5 내지 도 8에 있어서, 도면부호 24는 파이프 조인트의 본체이고, 25는 O링등의 밀봉부재이고, 26은 보호링이다.

도 5에 있어서의 도면부호 29는 플랜지를 나타내며, 그 정면도에 나타낸 바와 같이 환형상 단부와 복수개(도면에서는 8개)로 분할된 암(27)으로 이루어져 있다. 이 플렌지(29)는 금속 또는 플라스틱으로 제조되며, 플라스틱으로 제조된 경우에는 상기 복수의 암(27)의 선단부분에 금속편(28)이 돌기로서 각각 매설된다. 삽입관(17)을 파이프 조인트의 본체(24)내로 삽입할 때에는 이 삽입관(17)의 외벽에 의해서 상기 복수개의 암(17)이 외측으로 밀려 벌어지게 되므로, 상기 삽입관(17)이 O링(25)을 통과하여 본체(24)내에 형성된 턱부(32)까지 삽입되게 된다. 이것으로 접속이 완료된다. 이와 같이 하여 접속된 상기 삽입관(17)에 인발력(引拔力)이 작용하면, 본체(24)에 형성된 테이퍼부(31)에 의해서 상기 복수개의 암(27)이 이루는 지름이 축경(縮徑)되어 돌기로서의 금속편(28)과 삽입관(17)의 외벽 사이에 마찰력이 발생하기 때문에 삽입관(17)의 이탈이 방지된다. 그리고, 의식적으로 상기 삽입관(17)을 본체(24)에서 빼내고자 할 때에는, 상기 플랜지(29)를 본체(24)측으로 누르면, 상기 복수개의 암(27)이 테이퍼부(31)로부터 벗어나서 외측으로 벌어지게 되므로 금속편(28)이 삽입관(17)과 저항하는 일이 없게 된다. 따라서, 삽입관(17)을 용이하게 빼낼 수 있게 된다.

도 6에 나타낸 종래의 파이프 조인트에서는 이탈방지용 걸림링으로서 금속판을 블랭킹한 평판 형상의 걸림링(34)이 사용된다. 삽입관(17)을 파이프 조인트의 본체(24)내로 삽입할 때에는 이 삽입관(17)의 외벽에 의해서 상기 걸림링(34)이 밀려 벌어지게 되므로 상기 삽입관(17)을 본체(24)내로 용이하게 삽입할 수 있으며, 이 걸림링(34)만에 의해서 삽입관(17)의 이탈이 방지된다. 의식적으로 삽입관(17)을 빼낼 때에는, 플랜지(29)를 본체(24)측으로 누르면, 이 플랜지(29)의 선단(36)에 의해서 걸림링(34)의 내경이 확경(擴徑)되기 때문에, 삽입관(17)을 용이하게 빼낼 수 있게 된다. 이 경우, 플랜지(17)의 선단(36)은 분할할 필요가 없다. 이러한 타입은 특히 지름이 작은 관(외경 12㎜ 이하가 많다)용의 공기배관에 이용된다. 또한, 도면부호 35는 걸림링(34)과 플랜지(29)를 유지하기 위한 고정링이다.

도 7에 나타낸 종래의 파이프 조인트는 그 구조가 가장 단순한 것으로서 플라스틱제의 걸림링(38)이 사용된다. 이것은 축경(縮徑)가능하도록 'C'자 형상으로 형성된 걸림링(38)이 본체(24)의 테이퍼부(31)에 의해서 조여짐으로써 삽입관(17)의 이탈이 방지된다. 밀봉부재(37)는 물이 접촉하면 팽창하는 형식의 것이 사용된다. 이러한 타입의 파이프 조인트는 연질의 폴리에틸렌관에 많이 사용된다. 또, 이러한 타입의 파이프 조인트는 삽입관(17)을 빼낼 때에 별도의 공구를 사용해야 한다.

도 8에 나타낸 종래의 파이트 조인트는 금속제의 특수한 걸림링(39)이 사용되며, 삽입관(17)의 삽입시에는 금속 슬리브(41)를 삽입관(17)의 선단에 끼우는 것이 특징이다. 도면부호 40은 걸림링(39)과 보호링(26)과 O링(25)을 가압하는 캡이다. 이러한 타입의 파이프 조인트는, 일단 삽입관(17)을 본체(24)내에 삽입한 후에는 본체(24)와 캡(40)은 분해할 수 있어도 삽입관(17)에 박힌 걸림링(39)은 떼어낼 수 없기 때문에 그 부분의 삽입관(17)을 절단해야만 하는 단점이 있다.

그런데, 도 5에 나타낸 종래의 파이프 조인트는 복잡한 구조로 인하여 제작비용이 많이 든다는 문제점이 있다. 또, 삽입관의 지름이 허용오차 이상인 경우에는 그 삽입조작이 어렵고, 무리하게 삽입하였을 경우에는 플랜지(29)를 조작할 수 없게 되어 삽입관을 빼낼 수 없게 되는 문제점이 있다.

도 6에 나타낸 종래의 파이프 조인트는 주로 공기배관용으로 사용되는 것으로, 걸림링(34)에 대해서는 기구상의 한계가 있어 인발력에 대한 저항력에 문제가 있다.

도 7에 나타낸 종래의 파이프 조인트는 상기한 바와 같이 경질의 플라스틱관에는 이용할 수 없다는 문제점이 있으며, 또 삽입관을 빼낼 때에는 별도의 공구를 사용해야 하는 번거로움이 있다.

도 8에 나타낸 종래의 파이프 조인트는 삽입된 삽입관을 그대로 빼낼 수 없다는 문제점이 있다. 즉, 삽입관(17)을 빼낼 경우에는, 우선 캡(40)을 떼어낸 후, 걸림링(39)이 삽입관(17)에 박힌 채로 O링(25)과 함께 본체(24)로부터 빼낼 수는 있으나, 이 걸림링(39)을 간단하게 떼어낼 수 없기 때문에 결국 삽입관(17) 자체를 절단하여야 한다. 따라서, 일단 삽입관(17)이 삽입된 파이프 조인트는 걸림링(39)을 재사용할 수 없기 때문에, 다시 고쳐서 사용할 경우에는 파이프 조인트 자체를 폐기해야 한다는 문제점이 있다.

또, 금속 슬리브(41)는 허용오차를 가지는 삽입관의 지름에 대하여 일정한 크기로 되어 있기 때문에, 삽입관의 지름이 너무 좁아서 들어가지 않거나 또는 너무 느슨해서 효과가 없는 등의 문제가 발생한다. 특히 폴리부틸렌관은, 예를 들어 호칭 지름 20A의 JIS규격에서는 외경이 27±0.15㎜인 것에 대하여 내경이 21.2±0.3㎜로 허용오차가 크다. 금속 슬리브(41)가 삽입되지 않는 경우에는 이 슬리브(41)의 삽입을 생략한 채로 접합하는 경우도 있다. 이와 같이 슬리브(41)의 삽입을 생략한 경우에는 나중에 누수사고를 일으키는 원인이 된다. 또, 삽입관의 외경이 너무 작은 경우에는 O링의 밀폐가 불완전하게 되는 일도 있다.

상기한 종래의 파이프 조인트들은 삽입관을 삽입하는 조작만에 의해서 접합을 완료하는 것이기 때문에, 처음부터 O링이나 걸림링을 삽입관의 지름보다 작게 설정하고 있다. 즉, 지름이 작은 것에 큰 지름의 것을 끼워넣는 것이므로 삽입이 어려운 것이다.

폴리부틸렌관은 상기한 허용오차 뿐만 아니라 이것이 권취물로서 공급되는 경우에는 굽힘성이 있어 삽입관이 타원으로 변형되는 일이 있다. 예를 들어, 호칭 지름 13A(외경 17㎜)라 하더라도 그 장경(長徑)과 단경(短徑)의 차가 1㎜를 넘는 경우가 있다. 파이프 조인트의 내경은 삽입관의 외경의 허용오차의 상한에 맞추어야 밀봉성을 기할 수 있는데, 이와 같이 하면 당연히 삽입이 어려워지게 된다. 따라서, 도 8의 타입에서는, 파이프 조인트의 내면에 윤활제를 도포할 것을 권하고 있지만, O링에는 효과가 있으나 걸림링에는 그다지 효과가 없다.

상기한 바와 같이 종래의 파이프 조인트들은 플라스틱제의 삽입관의 치수가 불안정한 특성을 흡수하는 대응이 이루어져 있지 않다. 본 발명은 상기한 문제점들을 해결하는 것을 과제로 하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 플라스틱제의 삽입관의 정밀도나 변형에 관계없이 용이하게 삽입할 수 있음과 아울러 빼낼 수 있고, 또한 삽입관에 슬리브를 끼우는 조작등을 필요로 하지 않는 간이한 조작에 의해서 착탈을 반복가능하게 한 파이프 조인트를 제공하는 데 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 파이프 조인트는, 제 1 본체(1)와, 상기 제 1 본체(1)에 나사부(9)에 의해서 나사결합되는 제 2 본체(2)를 가지며, 상기 제 1 본체(1)와 상기 제 2 본체(2) 사이에 O링(3), 보조링(4), 걸림링(5), 가압링(6)을 차례로 배치하여 설치되고, 상기 제 2 본체(2)를 회전시킴에 의한 축방향으로의 변위가 상기 가압링(6)과 함께 상기 걸림링(5)을 삽입관(17)에 누름접촉 또는 해제하도록 형성하여 삽입관(17)의 밀봉과 착탈을 용이하게 한 것이다.

상기한 파이프 조인트의 접합조작을 도 1에 의거하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예를 나타낸 단면도로서, 중심선(L)을 중심으로 하여 상측 도면은 삽입관(17)이 삽입된 직후의 상태를 나타내고, 하측 도면은 삽입관(17)이 후술하는 제 2 본체(2)의 회전조작에 의해서 강고하게 접합된 상태를 나타낸다.

도 1에 나타낸 바와 같이 삽입관(17)은 거의 저항없이 제 1 본체(1)의 내주면에 형성된 돌기부(14)의 턱부(13) 부근까지 삽입된다. 이 상태에서 제 2 본체(2)를 손으로 1∼2회 회전하여 빡빡하게 느껴지는 부분까지 조임으로써 접합이 완료된다. 삽입관(17)을 빼낼 때에는 제 2 본체(2)를 손으로 1∼2회 역회전시켜 풀어냄으로써 삽입관(17)을 용이하게 빼낼 수 있다.

우선, 삽입을 용이하게 한다는 과제해결을 위해서, 삽입관(17)을 삽입할 때의 걸림링(5)의 기구에 대해서 설명한다.

상기한 종래의 파이프 조인트들은 걸림링을 삽입관 자체의 힘으로 눌러서 벌어지게 하는 기구로 이루어져 있으며, 이것이 삽입을 어렵게 하는 원인이 되었다. 본 발명에 있어서의 걸림링 기구는 사색과 실험을 반복한 결과에 의해서 이루어진 것으로서, 나사와 테이퍼와 금속 스프링의 특성을 이용한 것이다.

나사를 이용한 파이프 조인트로서는 많은 실례가 있으나, 이것들 모두는 패킹류나 벌어진 틈새에 끼워진 금속링을 강력하게 조여서 관의 밀봉 또는 고정, 혹은 밀봉과 고정을 동시에 하는 것이다. 본 발명의 기구는 단지 나사를 손으로 돌릴 수 있는 정도의 힘만으로 충분히 기능을 발휘할 수 있는 것으로 되어 있다. 본 발명에 있어서의 걸림링 기구를 도 3a 내지 도 3d에 의거하여 설명한다. 도 3a는 삽입관(17)이 삽입된 직후의 상태를 나타낸 요부 단면도이고, 도 3b는 제 2 본체(2)를 회전시켜서 접합을 완료한 상태를 나타낸 요부 단면도이다. 본 발명에 있어서의 걸림링(5)은 도 3c에 나타낸 바와 같이 경사각이 큰 접시 스프링 형상의 축경가능한 'C'자 형상 링이다. 즉, 원추형상의 것을 바닥부에서 임의의 거리까지 원통썰기한 것과 같은 형상의 것으로서 금속 스프링재로 만들어진다. 가압링(6)도 도 3c에 나타낸 바와 같이 'C'자 형상으로 형성하고, 소재를 강성이 작은 플라스틱으로 하여 이것도 축경가능하도록 하였다. 또한, 이 가압링(6)에는 상기 걸림링(5)을 유지하기 위한 홈(23)을 형성하고, 이 홈(23)에 유지된 걸림링(5)은 간접적으로 축경된다. 또한, 걸림링(5)의 내경은 가압링(6)의 내경보다 작도록 설정한다. 즉, 가압링(6)은 그 외측둘레에 테이퍼부를 가지는 'C'자 형상의 링으로 하고, 그 내경은 걸림링(5)의 내경보다도 크게 하고, 또한 걸림링(5)을 유지하는 홈(23)을 가지며, 제 2 본체(2)의 테이퍼부(16)와 걸어맞춰서 축경가능하게 한 것이다.

도 3a의 상태, 즉 단지 삽입관(17)을 삽입한 상태에서는 걸림링(5)의 내경이 삽입관(17)의 외경과 거의 같으므로 삽입관에 가볍게 맞닿아 있는 정도이다. 또, 걸림링(5)의 내경을 가압링(6)의 내경(18)보다 약간 작도록 설정하였기 때문에, 도 3d에 나타낸 바와 같이 걸림링(5)의 선단(19)이 가압링(6)보다 약간 돌출된 상태가 된다. 또한, 가압링(6)과 보조링(4)에는 걸림링(5)을 끼워 유지할 수 있도록 걸림링(5)의 각도(α)에 맞춰진 경사돌기부(20, 21)가 각각 형성되어 있다. 이와 같이 설정함으로써 걸림링(5)에 작용하는 굽힘하중에 의한 변형을 방지할 수 있다.

도 3에 있어서, 제 2 본체(2)를 회전시켜 도면의 좌측으로 이동시키면, 이 제 2 본체(2)의 테이퍼부(16)에 의해서 가압링(6)은 지름이 축소되는 방향으로 이동하게 되고, 걸림링(5)도 가압링(6)에 의해서 같은 방향으로 지름이 축소되게 된다. 따라서, 가압링(6)의 선단(19)이 삽입관(17)의 외벽(22)을 파고 들어감과 아울러 걸림링(5)의 선단(19)은 삽입관(17)과 누름접촉하게 된다. 이와 동시에 가압링(6)은 삽입관(17)의 삽입방향으로도 이동하여, 도 3d의 화살표와 같이 보조링(4)을 이동시킨다. 결과로서 보조링(4)은 O링(3)을 틈새(7)만큼 더 가압하여 압축시키므로, O링(3)은 후술하는 바와 같은 효과를 발휘한다.

그리고, 접속이 완료된 도 3b의 상태에서 삽입관(17)에 인발력이 작용하면, 걸림링(5)과 삽입관(17)의 외벽(22)이 누름접촉되어 있기 때문에, 삽입관(17)은 걸림링(5)과 가압링(6)을 인발력이 작용하는 방향으로 이동시킨다. 그러나, 제 2 본체(2)의 테이퍼부(16)에 의해서 상기 걸림링(5)과 가압링(6)이 인발력이 작용하는 방향으로 이동할수록 이 걸림링(5)과 가압링(6)이 삽입관(17)을 점점 더 조이게 됨으로써, 삽입관(17)의 이탈이 방지된다. 의식적으로 삽입관(17)을 빼낼 경우에는, 제 2 본체를 역회전시켜 도면의 우측방향으로 이동시키면, 가압링(6)과 걸림링(5)은 자체의 탄성력에 의해서 도 3a의 상태로 되돌아가게 되므로, 삽입관(17)을 용이하게 빼낼 수 있다.

이어서, 밀봉성에 대한 과제를 해결하기 위한 O링(3) 부분에 대하여 설명한다. 종래의 파이프 조인트는 삽입관을 삽입하는 것만에 의해서 액체가 누수되지 않도록 설정되어 있기 때문에, 당연히 허용오차의 규격내에 있어서의 삽입관의 지름 크기에 영향을 받는다. 처음부터 허용오차의 하한에 맞추지 않으면 액체의 누수를 방지할 수 없고, 반대로 상한의 삽입관에 대해서는 삽입하기 어렵게 된다. 또한, 타원으로 변형된 삽입관에 대해서는 더 견고하게 삽입하지 않으면 밀폐가 불완전하게 된다. 본 발명에서는 가볍게 삽입하더라도 누수되지 않는 O링부의 구조로 한 것이다.

도 3d에 나타낸 바와 같이 O링(3)은 제 1 본체(1)의 O링 수납부(8)에 배치된다. 따라서, O링(3)은 삽입관(17)의 외벽(22)과 제 1 본체(1)의 O링 수납부(8)에 의해서 압축되어 밀폐가 완전하게 되도록 그 굵기, 내경 등이 결정된다. 통상적으로는 예상되는 압축량에 의해서 충분히 밀폐되지만, 상기한 바와 같이 삽입관의 변형이나 굽힘성에 의해서 밀폐가 불완전하게 되기 때문에, 종래의 파이프 조인트에서는 더 큰 압축량으로 설정하였다. 또한, O링은 밀폐공간에 설치되기 때문에, O링의 전체 체적이 그 공간 이상으로 압축되는 상태가 되면 삽입관의 삽입이 거의 불가능하게 된다.

따라서, 이것을 피하기 위해서 삽입관의 지름방향으로 압축된 양을 축방향으로 도피시키도록 도피부를 형성한 구조로 한다. 즉, 도 3a에 나타낸 바와 같이 제 1 본체(1)의 O링 수납부(8)는 O링(3)의 지름보다 축방향의 거리를 크게 한 것이다.

또, 제 1 본체(1)의 내경부(12)와 제 2 본체의 내경부(11)는 삽입관(17)의 허용오차에 대응하기 위해서 그 최대치에 대략 맞출 필요가 있다. 당연히 좁은 삽입관에 대해서는 유동이 생기고, 굽힘성에 의해서 구부러진 삽입관을 파이프 조인트에 삽입하였을 때에는 편측으로 기울어지게 된다. 이와 같이 삽입관이 편심되더라도 삽입관의 전 둘레를 압축한 상태로 하기 위해서 종래의 파이프 조인트에서는 슬리브를 삽입하였다. 그러나, 본 발명의 파이프 조인트에서는 슬리브를 삽입하지 않더라도 밀폐할 수 있는 방법을 제공한다. 즉, 삽입관을 동그란 원으로 수정함과 아울러 편심을 없앰으로써 그 원인을 배제하는 것이다. 이 방법은 상기한 바와 같이 가압링(6)의 외측둘레에 테이퍼부를 형성한 'C'자 형상의 링으로 하여 제 2 본체(2)의 테이퍼부(16)와 걸어맞춰서 축경가능하게 하고, 또 삽입관(17)의 외측둘레가 접촉하는 제 1 본체(1)의 내경부(12)를 삽입관(17)이 삽입하는 방향으로 갈수록 지름이 축소되는 테이퍼부로 하는 것이다. 따라서, 가압링(6)은 삽입관(17)의 지름 크기에 상관없이 이것을 조여붙이기 때문에 필연적으로 삽입관(17)은 동그란 원으로 수정됨과 아울러 중앙에 위치하게 된다. 또, 삽입관(17)의 선단이 제 1 본체(1)의 턱부(13)에 맞닿도록 삽입될 때에는 제 1 본체(1)의 내경부(테이퍼부:12)에 의해서 삽입관(17)의 지름 크기에 상관없이 이것을 동그란 원으로 수정함과 아울러 자동적으로 중앙에 위치하게 한다.

O링의 양 사이드에서 행해지는 상기한 기구는 O링 본래의 압축량의 설정으로도 충분히 밀폐 효과를 발휘할 수 있는 것이다. 그러나, 본 발명에서는 상기한 기구에 더하여 O링의 밀폐도를 증가시키는 방법을 제공한다. 그 방법은 보조링(4)을 제 2 본체(2)의 축방향으로의 변위에 의해서 O링을 가압하는 것이고 또한 그 가압거리를 제한하는 것이다.

도 3d에 의거하여 상기 방법을 설명한다. 도 3d에 나타낸 바와 같이 보조링(4)은 축방향으로 이동가능하게 되어 있다. 도 3d에 있어서, 제 1 본체(1)의 O링 수납부(8)와 삽입관(17)의 외벽(22)에 의해서 압축되도록, 또 삽입관(17)의 외경보다 작은 내경으로 설정된 O링(3)은 삽입관(17)의 삽입시에 거리(d)만큼 압축된다. 또한, 보조링(4)이 화살표방향으로 이동함으로써 틈새(7)만큼 더 압축된다. 따라서, O링(3)은 충분히 압축되어 삽입관(17)의 외벽에 밀착되기 때문에, 삽입관(17)의 밀폐가 완전하게 된다. 보조링(4)의 이동은 제 2 본체(2)의 회전에 의해서 가압링(6)을 통하여 이루어진다. 처음부터 O링(3)을 삽입관(17)에 접촉할 정도로 설정해 두면, 삽입시의 저항은 없으나 그만큼 보조링(4)의 이동거리가 커지게 되므로, 제 2 본체(2)의 회전수가 증가하게 된다. 그러나, 상기한 거리(d)만큼의 가압량일 경우, 삽입시에 큰 저항이 되지 않는 것은 상기한 바와 같다. 간이한 조작이라고 하는 것은 제 2 본체의 회전을 가능한 적게 하는 것이고, 또 가벼운 힘이라고 하는 것은 스패너나 렌치 등의 도구를 일절 사용하지 않고 손으로만 조작할 수 있는 것을 말하며, 본 발명은 이것을 목적으로 하고 있다.

상기 O링을 압축하는 거리에 대해서, 예를 들어 틈새(7)를 크게 한 경우에는, 제 2 본체를 손으로 가볍게 회전시키더라도 상당히 견고하게 조여붙일 수 있는 것이지만, 누수를 방지한다고 하는 목적에 있어서는 이것은 너무 과도하게 조여지는 것이다. O링 자체의 영구변형을 생각한다면 무용한 것이고, 또한 이것은 제 2 본체를 풀 경우에도 처음 회전시킬 때에 큰 힘을 필요로 하게 된다. 그러므로, 가벼운 힘으로 조작할 수 있도록 하기 위해서는 O링의 가압거리에 제한을 둘 필요가 있다. 따라서, 본 발명에서는 O링을 추가로 가압하는 거리에 제한을 두도록 틈새(7)를 형성한 구성으로 한 것이다.

도 8에 나타낸 종래의 파이프 조인트의 경우에는 슬리브의 사용을 필수불가결한 것으로 하고 있다. 걸림링(39)의 구조에서는 선(線)접촉이라기 보다는 오히려 점접촉에 의해서 삽입관을 유지하여 이탈을 방지하고 있기 때문에, 만일 삽입관이 동그란 원이 아닌 경우에는 걸림링(39)의 일부밖에는 유효하게 작용하지 않기 때문에 이탈방지가 불안정하게 된다. 슬리브(41)는 삽입관을 동그란 원에 가깝도록 하기 위한 것으로서, 상기한 종래의 파이프 조인트는 이 슬리브의 사용을 필수로 하고 있는 것이다.

본 발명의 방법에 의하면, 걸림링이 삽입관의 외벽을 파고 들어감과 동시에 가압링이 면접촉하여 삽입관을 조여붙이도록 되어 있기 때문에, 삽입관을 동그란 원으로 수정하는 작용을 하며, 슬리브가 없어도 인발력에 대한 충분한 저항력을 가진다. 또, 삽입관을 조여붙이는 걸림링과 가압링의 구조는 삽입관에 작용하는 인발력이 상승적으로 증가할수록 이것에 대한 저항력도 상승적으로 증가하는 자동 로크기구로서 기능한다.

또한, 상기한 제 1 본체의 내경부(테이퍼부；12)는 다음과 같은 효과를 더 가진다. 본 발명의 파이프 조인트에 있어서, 제 1 본체의 내경부가 테이퍼부로 형성되어 있지 않다면, 파이프 조인트에 삽입관을 삽입하였을 때에는 삽입관의 선단이 제 1 본체의 턱부(14)에 맞닿은 상태에서 걸림링이 삽입관의 외벽을 파고 들어가게 된다. 이 때, O링을 가압하기 위해서 제 2 본체를 회전시키면, 삽입관은 더 이상 움직이지 않기 때문에 걸림링에 큰 부하가 걸리게 된다. 이것을 방지하기 위해서는 일단 삽입된 삽입관이 좀 더 전진할 수 있도록 삽입관의 선단이 맞닿는 턱부(14)에 완충재를 설치하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 상이한 재료를 사용하는 것은 비용면에서 바람직하지 않다. 더 효과적인 방법은, 상기한 바와 같이 제 1 본체의 내경부를 테이퍼부로 형성하는 것이다. 삽입된 삽입관은 그 외경이 동일한 지름으로 된 테이퍼부의 위치에서 일단 정지하게 된다. 그 위치에서 다소 강한 힘으로 가압하더라도 테이퍼부이기 때문에 이동이 가능하게 된다.

(작용)

본 발명의 파이프 조인트는 제 2 본체를 풀은 상태, 즉 틈새(10)를 둔 상태로 공급된다. 이 상태에서는 삽입관을 용이하게 삽입할 수 있기 때문에 삽입관의 선단을 제 1 본체의 턱부 근방까지 끼워넣을 수 있다. 삽입관이 빠지지 않도록 하기 위해서 제 2 본체를 손으로 가볍게 회전시킨다. 제 2 본체의 회전량은 1∼2회로서 단지 몇초내에 완료된다. 제 2 본체의 회전이 정지된 상태에서 삽입관의 접속이 완료되며, 이 때 걸림링과 가압링은 삽입관을 확실하게 유지한다. 또한, 이것들은 제 1 본체의 내경부(테이퍼부；12)와 협동하여 변형된 삽입관의 지름을 동그란 원으로 수정하도록 작용함과 아울러, O링을 보조링을 통하여 가압함으로써 그 밀봉성을 한층 효과적으로 향상시킨다. 따라서, 삽입관이 가늘거나 굵더라도 회전조작이 가볍고, 나사에 의해서 증폭된 가압력은 필요 또한 충분한 힘으로 삽입관에 작용한다.

또한, 의식적으로 삽입관을 빼낼 때에는 제 2 본체를 1∼2회 역회전하여 풀면 된다. 이와 같이 하면, 상기한 바와 같이 삽입관을 삽입하기 위한 초기의 상태로 되돌아가기 때문에 삽입관을 용이하게 빼낼 수 있다.

본 발명의 파이프 조인트는 O링의 가압과 걸림링과 가압링을 삽입관의 외벽에 누름접촉시키는 작용을 제 2 본체의 회전이라는 조작만에 의해서 또한 제한적인 이동에 의해서 이것을 동시에 할 수 있는 구조로 하고 있다. 따라서, 본 발명의 파이프 조인트에 의하면, 삽입관의 착탈을 몇회 반복하더라도 파이프 조인트로서의 기능을 유지할 수 있다.

(실시예)

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

도 1에 있어서, 파이프 조인트의 제 1 본체(1)와 제 2 본체(2)는 나사부(9)에 의해서 걸어맞춰지며, 제 1 본체(1)에는 O링(3)을, 제 2 본체에는 보조링(4)과 걸림링(5)과 가압링(6)을 구비한다. 본 실시예에서는 걸림링(5) 이외에는 모두 플라스틱제로 하였다. 도면부호 17은 본 발명의 파이프 조인트에 삽입되는 플라스틱제의 삽입관을 나타내며, 본 실시예에서는 호칭 지름 13A(외경 17㎜)로 하였다. 삽입관(17)의 외경은 허용오차를 가진다. 예를 들어, 외경이 17㎜인 폴리부틸렌관인 경우에는 허용오차 ±0.15㎜(JIS규격)로 되어 있다. 따라서, 삽입관(17)의 외경이 16.85㎜에서 17.15㎜가 되므로, 제 1 및 제 2 본체(1, 2)의 내경(11, 12)은 최대 지름이 17.15㎜+α이어야 한다. 또한, 타원으로 변형된 것도 고려하여 제 1 및 제 2 본체(1, 2)의 내경(11, 12)은 17.5㎜로 설정하였다.

도 3에 의거하여 더욱 상세하게 설명한다. O링(3)은 제 1 본체(1)의 O링 수납부(8)에 수납된다. O링(3)에는 이것이 수납되는 구멍지름과 이것에 삽입되는 축지름에 의한 예상되는 압축량이 존재한다. 이와 같이 설계한 파이프 조인트라면 삽입에 무리한 힘은 가할 필요가 없다. 그러나, 상기한 허용오차 뿐만 아니라 굽힘성에 의한 편심이나 삽입관의 변형이 작용하기 때문에, 상식적인 설계로서는 완전한 밀폐가 불가능하다. 본 실시예에서는 O링의 굵기를 3.5㎜로 하고, 삽입시에 규정의 압축량을 얻을 수 있도록 O링 수납부(8)의 지름과 O링의 지름을 결정하였다. 그 압축량은 도 3d에 있어서의 거리(d)이다.

보조링(4)과 제 1 본체(1) 사이의 틈새(7)는 O링(3)이 추가로 압축되는 거리이고, 본 실시에에서는 0.6㎜로 하였다. 걸림링(5)은 도 3d에 나타낸 각도(α)를 가지는 'C'자 형상의 접시 스프링으로서, 재질은 스테인리스의 스프링재이고 판두께는 0.3㎜이다. 만일 'C'자 형상이 아닌 완전한 환형상의 급경사를 가지는 접시 스프링을 평판을 소성변형하여 만드는 것은 균열이 발생하므로 실제로는 불가능에 가깝다. 그러나 'C'자 형상이므로 제작이 용이하게 된다. 즉, 도 4b에 나타낸 바와 같은 접시 스프링을 전개한 도면은 도 4a가 된다. 이것을 역공정에 의해서, 평판을 펀칭하여 도 4a를 만들고 이것을 도 4b로 하는 것이다. 즉, 도 4a의 도면에서 양 단부를 화살표와 같이 가깝게 하면 도 4b의 형태가 된다. 탄성변형만으로 간단하게 도 4b의 형태로 되기 때문에, 힘을 제거하면 원래 상태로 되돌아간다. 따라서, 약간의 소성변형에 의해서 도 4b로 안정시킬 수 있다.

도 4b의 치수보다 약간 벌어진 상태로 성형하면 스프링성이 있기 때문에 가압링(6)에 수납되었을 때 안정성이 좋다. 접시 스프링 형상으로 성형하였을 때의 필요한 치수, 즉 도 4b의 각각에 대하여 도 4a의 펀칭치수에 대응하는 관계를 간단한 수식으로 나타낸다. 본 실시예에 있어서는 판폭(a)은 3㎜, 각도(α)는 45˚, 높이(H)는 2.1㎜, 내경(D1)은 17.0㎜, 외경(D2)은 21.8㎜이다. 이것을 만들기 위한 도 4a의 각 치수는, β는 105˚, D3은 24.3㎜, D4는 30.3㎜였다. 그러나, 실제로는 도 4b의 형태보다 더 축경되어 양 단부가 겹쳐지게 되므로, 이 겹치는 부분만큼은 미리 2.5㎜ 절단하였다. 걸림링(5)의 내경이 17.0㎜이므로, 삽입하는 시점에서는 삽입관(17)에는 거의 걸리지 않는다.

가압링(6)은, 도 3c에 나타낸 바와 같은 형상으로 하고, 역시 원주의 일부를 절단한 것이다. 외측둘레에 35˚의 테이퍼를 형성하여 제 2 본체의 테이퍼부(16)와 접촉함에 의해서 축경할 수 있도록 하였다. 또한, 홈(23)을 형성하고, 이 홈(23)에 걸림링(5)이 끼워지도록 한다. 이 때, 가압링(6)의 내경은 걸림링(5)의 내경보다 크게 한다. 즉, 가압링(6)이 축경되어 삽입관에 누름접촉하였을 때에 걸림링(5)의 선단(19)이 먼저 삽입관(17)의 외벽(22)에 걸리도록 하기 위해서 돌출량을 0.4㎜로 하였다. 따라서, 가압링(6)의 내경은 17.8㎜가 된다. 이 돌출량은 최초의 설정에서 결정되며, 가압링(6)이 축경하여도 변하지 않는다. 또한, 이 돌출량이 너무 작으면, 삽입관(17)에 인발력이 작용하였을 때 걸림링(5)이 삽입관(17)의 외벽(22)을 대패와 같이 깎아내면서 빠지는 경우가 있다. 또, 돌출량이 너무 크면, 가압링(6)을 삽입관(17)에 누름접촉시키는 것이 어렵게 되어 걸림링(5)만의 저항력이 된다.

또, 제 1 본체(1)의 내경부(12)는 각도 5˚의 테이퍼부로 형성하고 있다. 삽입관(17)의 완충과 동시에 소위 덜거덕거림이 있는 제 1 본체(1)의 내경(12)에 대하여 삽입관(17)을 중앙에 위치시키며 또 굽힙성에 의한 편심과 타원을 수정한다. 그러나, 이 테이퍼의 각도가 너무 크거나 너무 작아도 효과는 엷어진다. 각도가 크면, 상기한 기능을 발휘시키기 위해서 강한 삽입력이 필요하고, 각도가 너무 작으면 테이퍼의 거리가 길어지게 되고 또 삽입된 삽입관(17)이 쐐기작용에 의해서 빠지지 않게 된다. 본 실시예에서는 각도 5˚에 대하여 17.5㎜의 내경부에서 삽입관의 최소내경 16.8㎜까지의 테이퍼 길이는 약 4.6㎜가 된다.

제 1 본체(1)의 나사부(9)는 피치를 1㎜로 하였다. 틈새(7)가 0.6㎜, 걸림링(5)에서의 진행거리는 삽입관(17)의 허용오차에 따라서 다르지만, 모든 예가 0.5㎜ 정도이다. 따라서, 합계 1.1㎜이고, 제 2 본체(2)의 회전은 약 1회전에 의하여 접합, 탈착이 가능하다. 계산상으로는 1회전이지만, 상기한 설계에 의거하여 시험제작한 파이프 조인트를 실제로 견고하게 조였을 때에는 허용오차 하한의 좁은 삽입관에서는 1.5회전, 상한의 굵은 삽입관에서는 1.0회전이었다. 모든 접속의 경우도 착탈은 용이하고 경쾌하였다.

허용오차가 큰 플라스틱관을 단지 삽입하는 조작만에 의해서 접속을 완료한다는 종래의 파이프 조인트에는 무리가 있다. 본 발명은 종래의 원터치방식에 부수하는 여러 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것이다. 허용오차가 크더라도, 굽힘성과 이것에 의해서 십입관의 지름이 타원으로 변형되더라도, 본 발명은 금속 스프링을 이용한 걸림기구와 경쾌한 회전기구에 의해서 종래의 원터치방식 이상의 조작성을 가지며 또한 신뢰성이 있는 파이프 조인트를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 파이프 조인트의 실시예를 나타낸 단면도

도 2는 본 발명에 관한 파이프 조인트의 또다른 실시예를 나타낸 단면도

도 3은 본 발명에 관한 파이프 조인트의 상세 설명도

도 4는 걸림링의 제법 설명도

도 5는 종래의 파이프 조인트를 나타낸 설명도

도 6은 종래의 파이프 조인트를 나타낸 설명도

도 7은 종래의 파이프 조인트를 나타낸 설명도

도 8은 종래의 파이프 조인트를 나타낸 설명도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 - 제 1 본체 2 - 제 2 본체

3 - O링 4 - 보조링

5 - 걸림링 6 - 가압링

7 - 틈새 8 - O링 수납부

9 - 제 1 본체와 제 2 본체의 나사부 12 - 제 1 본체의 내경부(테이퍼부)

16 - 테이퍼부 17 - 삽입관

Claims (5)

1. 제 1 본체(1)와, 상기 제 1 본체(1)에 나사부(9)에 의해서 나사결합되는 제 2 본체(2)를 가지며, 상기 제 1 본체(1)와 상기 제 2 본체(2) 사이에 O링(3), 보조링(4), 걸림링(5), 가압링(6)을 차례로 배치하여 설치하고, 상기 제 2 본체(2)를 회전시킴에 의한 축방향으로의 변위가 상기 가압링(6)과 함께 상기 걸림링(5)을 삽입관(17)에 누름접촉 또는 해제하도록 형성하여 삽입관(17)의 밀봉과 착탈을 용이하게 한 것을 특징으로 하는 파이프 조인트.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 걸림링(5)은 접시 스프링 형상의 축경가능한 'C'자 형상의 링으로 한 것을 특징으로 하는 파이프 조인트.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 가압링(6)은 외측둘레에 테이퍼부를 가지는 'C'자 형상의 링으로 하고, 그 내경은 상기 걸림링(5)의 내경보다 크게 형성하고, 또한 상기 걸림링(5)을 유지하는 홈(23)을 가지며,

   상기 제 2 본체(2)의 테이퍼부(16)와 걸어맞춰서 축경가능하게 한 것을 특징으로 하는 파이프 조인트.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 1 본체(1)의 내경부(12)는 상기 삽입관(17)이 삽입하는 방향으로 갈수록 축소되는 테이퍼부로 된 것을 특징으로 하는 파이프 조인트.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 1 본체(1)와 상기 보조링(4)은 상기 제 2 본체(2)의 회전에 의한 축방향으로의 변위에 의해서 상기 O링(3)을 가압하며 또한 이 가압거리를 제한하는 구조로 한 것을 특징으로 하는 파이프 조인트.