KR100855176B1 - 얇은-벽 유체 덕트로 삽입하기 위한 안티-버클링 장치 - Google Patents

얇은-벽 유체 덕트로 삽입하기 위한 안티-버클링 장치 Download PDF

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Abstract

탄성물질로 만들어지며, 축 방향으로 연장되는 몇몇 리브들(ribs, 2) 및 그루브(groove, 3)를 형성하는 2개의 리브들(2) 사이의 공간을 포함하는 안티-버클링 장치(anti-buckling device, 1)가 개시되어진다. 상기 안티-버클링 장치(1)는 얇은-벽 덕트(thin-walled duct)에 삽입되어진다. 상기 안티-버클링 장치(1)는 덕트가 굽어질 때, 상기 덕트가 버클링 되고 따라서 굽어진 곳에서 막히게 되는 것을 방지한다. 유체는 덕트 내에서 순환할 수 있으며, 상기 안티-버클링 장치(1)의 그루브들(3) 내의 굽힘 부분을 우회할 수 있다. 원형 단면을 갖는 덕트는 굽어진 곳에서 렌즈모양이 되므로, 상기 안티-버클링 장치 단면의 포락선은 본질적으로 렌즈모양이다.

Description

얇은-벽 유체 덕트로 삽입하기 위한 안티-버클링 장치{ANTI-BUCKLING DEVICE FOR INSERTION INTO THIN-WALLED FLUID DUCTS}
본 발명은 청구항 1 의 도입 부분과 일치하는 얇은-벽 유체 덕트(thin-walled fluid ducts)로 삽입하기 위한 안티-버클링 장치(anti-buckling device)에 관한 것이다.
WO 01/14792(D1)는 본 발명과 일치하는 안티-버클링 장치와 가장 밀접하게 관련된다. 문서 D1 은 파이프(pipe) 또는 덕트(duct)의 스스로-조절하는 구분된 개구부(self-adjusting segmented opening)를 개시한다. 양 측면으로부터, 웨브들(webs)은 흐름 방향에 수직으로 파이프 내에서 비대칭적으로 오목하게 들어간다. 챔버들(chambers)은 내부에서 소용돌이(vortices)가 형성될 수 있도록 생산되어진다. 상기 소용돌이는 파이프의 유체역학 또는 공기역학적 특성(hydro- or aerodynamic characteristics)에 영향을 준다. 예를 들면, 파이프를 통한 관통유량(mass throughflow)은 조절될 수 있다. 구조(configuration)에 따라서 최소 및/또는 최대 유량(mass flows)이 조정되어질 수 있다.
그러나 D1 에 개시되는 발명은 파이프들 또는 호스들이 굽어지고, 버클링(buckling)이 일어나면 최소 관통흐름(throughflow)을 보증할 수 없다. 내부 벽들(internal walls) 상의 웨브들조차도 그와 같은 경우에 파이프가 막히게 되는 경향을 증가시킨다.
본 발명은 유체 덕트들이 꼭 끼는 반경(tight raddii)에서 휘어지거나(buckled) 또는 수축되는 것을 방지하고, 관통흐름이 방해되거나 또는 심지어는 차단되는 것을 방지하려는 의도이다.
도 1 은 제 1 실시예의 관통 단면도.
도 2a, b 는 신장되고 구부러진 조건에서의 제 1 실시예에 대한 등각 도시.
도 3a, b 는 서로 다른 굽힘(bends)을 갖는 덕트를 통한 종축 부분에 대한 도시.
도 4 는 안티-버클링 장치가 삽입된 많이 굽어진 덕트(strongly bent duct)를 통한 단면도.
도 5 는 버클링 지점의 전면도.
도 6-8 은 제 1 실시예의 서로 다른 단면들을 가지는 다양한 포락선(various envelope).
도 9a, b 는 제 2 실시예에 대한 단면 및 상면도.
도 10, 11 은 제 2 실시예에 대한 상면도의 2가지 변형.
도 12 는 제 3 실시예의 관통 단면도.
도 13a, b 는 제 1 실시예의 호스의 관통 단면에 대한 도시.
도 14a, b 는 제 3 실시예의 코어(core)의 관통 단면에 대한 도시.
도 15a, b 는 변형된 제 3 실시예의 코어의 관통 단면에 대한 도시.
도 1 은 본 발명에 따른 안티-버클링 장치(anti-buckling device)를 관통하는 단면을 도시한다. 그것은 중앙 라인(middle line, M)의 양 측면에서 몇몇 리브들(ribs, 2)이 존재하는 방식으로 형상화된다. 그러므로 모든 2개의 리브들(2) 사이에는 그루브들(grooves, 3)이 형성된다.
도 2a 에서 상기 안티-버클링 장치(1)에 대한 등각 도시(isometric view)는 늘어나고(elongated), 직선의(straight) 그러므로 비-기능적인 형태(non-functional form)를 나타낸다. 상기 리브들(2)은 상기 안티-버클링 장치(1)의 전체 길이를 따라 서로 평행하게 뻗는다. 상기 그루브들(3)은 상기 리브들(2) 사이에서 보일 수 있다.
상기 안티-버클링 장치(1)의 구부러지고(bent), 기능적인 형태가 도 2b에서 도시된다. 여기서 상기 리브들(2) 및 그루브들(3)은 서로 평행하게 뻗는다. 단면의 변형을 최소로 유지하기 위해, 상기 안티-버클링 장치(1)는 탄성 물질(elastic material), 예를 들면 30 내지 80 쇼어(shore) 경도(hardness)를 갖는 엘라스토머(elastomer)로 만들어진다.
상기 안티-버클링 장치(1)가 굽어지면, 한 측면은 항상 늘어나고, 반대쪽 측면은 항상 압축되어진다. 상기 엘라스토머는 버클링 및 단면의 본질적인 변화 없이 이와 같은 변형을 허용할 수 있다. 이것은 상기 안티-버클링 장치(1)가 굽어질 때 상기 리브들(2) 및 그루브들(3)이 계속하여 존재하도록 하는 것을 의미한다.
도 3a, b 는 다양한 구부러짐 반경(bending radii)에서 얇은-벽 덕트(thin-walled duct, 6)를 관통하는 종축 부분(longitudinal sections)을 나타낸다. 상기 굽어진 영역에서 늘어남 구역(elongation zone, 7)이 발생하며, 버클링 지점(buckling point, 8)이 반대쪽에 존재한다. 도 3b에 도시되는 것처럼 많이 구부러진 덕트(6)에서는, 상기 버클링 지점(8)이 너무 압축되어서 그것이 늘어남 구역(7)과 접촉하게 되어 상기 덕트(6)를 막는 경우가 발생할 수 있다.
도 4 에서, 안티-버클링 장치(1)가 많이 구부러진 덕트(6)로 삽입되어진다. 상기 버클링 지점(8)은 이제 더이상 상기 늘어남 구역(7)에 도달할 수 없으며, 상기 덕트(6)는 유체를 위해 개방된 채 유지된다. 상기 안티-버클링 장치(1)의 앞 및 뒤에서 구부러짐을 방지하기 위해, 상기 안티-버클링 장치(1)의 길이를 상기 늘어남 구역(7)의 길이와 거의 같도록 선택하는 것이 유리하다. 도 5 는 도 3a에서 AA를 따른 단면을 나타낸다. 본질적으로 원형 덕트(6)의 단면은 상기 버클링 지점(8)에서 렌즈모양이다. 이와 같은 형상은 상기 구부러진 덕트에서 압력 및 장력(tensile forces)의 상호작용에 의해 생성된다. 상기 늘어남 구역(7)은 상기 구부러진 덕트의 외측 반경(outer radius)에서의 장력에 의해 형성되고, 중간 선(M)을 향하여 잡아당겨지며, 반면에 상기 버클링 지점(8)은 내측 반경(inner radius)에서의 압력에 의해 생성되며, 상기 중간 선(M)을 향하여 압축된다. 그러므로 상기 중간 선(M)에 수직인 반경은 감소되어지고, 상기 중간 선(M)을 따르는 반경은 확대된다.
상기 버클링 지점(8)으로부터 양 방향으로 멀어지면서, 상기 덕트(6)는 연속적으로 최초 단면, 예를 들면 원형 단면을 회복한다. 그러므로 창의적인 구상(inventive concept)은 상기 덕트의 단면, 예를 들면 원형에서 렌즈형태까지에 맞는 상기 안티-버클링 장치(1)의 일정하게 변하는 포락선(envelope, 4)을 포함한다.
도 6, 7 및 8은 대응하는 포락선들을 갖는 안티-버클링 장치들(1)의 다양한 단면들을 도시한다. 렌즈모양 또는 마름모(rhomboid) 형상을 갖는 도 6 및 7 에서의 상기 포락선들(4)은 도 5 에서 기술되는 상기 버클링 지점(8)에서의 단면을 고 려한다. 예를 들면 도 8 에서와 같이 정삼각형(triple rotational symmetry)을 갖는 다른 포락선들(4)은 또한 본 발명과 일치하는 것으로 간주되어진다. 일반적으로 상기 포락선들(4)은 인접한 리브들(2)을 연결함으로써 발생하는 다각형 및/또는 구부러진 부분들(polygonal and/or curved segments)로 구성될 수 있다. 따라서 상기 리브들(4)의 형상 및 배열은 자유롭게 선택될 수 있다. 상기 안티-버클링 장치(1)가 구부러질 때 상기 그루브들(3)이 열리고(open) 투과될 수 있도록(permeable) 움직이는 것이 상기 창의적인 구상의 핵심이다.
도 9a 는 안티-버클링 장치(1)의 제 2 실시예를 통한 단면을 나타낸다. 상기 리브들(2) 및 그루브들(3)은 비교적 더 넓고, 상기 리브들(2)은 높지 않으며, 따라서 상기 그루브들(3)은 덜 깊다. 9b의 상면도(top view)는 이와 같은 형태의 실시예에서 상기 리브들(2)이 차단되어지고, 따라서 횡단 연결들(transverse connections, 9)을 생성하는 것을 가능하게 하는 것을 나타낸다. 상기 횡단 연결들(9)은 2가지 면에서 유용하다. 첫째는 상기 리브들(2)이 많이 굽어지는 동안 더 작은 압력 및 장력에 노출되고, 둘째는 그들이 그루브들(3)을 서로 연결하므로 그들이 규칙적인 유체 흐름을 지지하며, 유체가 굽어진 영역에서 개개의 그루브들 내의 막힘(occlusions) 주위를 흐를 수 있다.
도 10은 도 9b의 변형이다. 상기 횡단 연결들(10)은 양 방향의 흐름이 본질적으로 상기 안티-버클링 장치 내에서 동일한 흐름 조건들을 나타내는 방식으로 배 열되어진다.
도 11 은 추가적인 변형을 나타낸다. 상기 안티-버클링 장치(1)의 변부(edge)에 있는 않는 상기 리브들(2)은 노브들(knobs, 11)로 변형된다. 그루브들(3) 및 횡단 연결들(10)의 경우에는 유체가 상기 노브들(11) 주위를 흐를 수 있도록 중간 공간(intermediate space, 12)이 존재한다. 추가적인 변형으로서 예를 들면 스크린 프린팅(screen printing)에 의해 상기 노브들(11)을 상기 덕트 벽(9)의 내측에 적용하는 것이 가능하다. 리브들 또한 동일한 방법을 이용하여 생성될 수 있다.
제 3 실시예를 통한 단면이 도 12에 도시되어진다. 상기 2개의 중간 리브들은 그들이 하나 이상의 플라스틱 파이프(13)를 고정할 수 있도록 형상화된다. 상기 플라스틱 파이프(13)의 벽두께는 덕트(6)의 구부러짐 동안 일어날 수 있는 최대 압력 및 장력이 본질적으로 상기 플라스틱 파이프의 단면에 영향을 줄 수 없는 방식으로 측정되어진다. 더 큰 힘의 경우에는 강화 플라스틱 파이프들(reinforced plastic pipes, 13)이 또한 이용될 수 있다. 이와 같은 측정에 의해, 유체를 위한 최소 흐름 단면이 보증되어질 수 있다. 제 3 실시예는 예를 들면 굽힘(bends)을 갖는 유체 기둥(fluid column)을 통해, 압력을 전달하기에 특히 적당하다. 이와 같은 경우에, 많은 양의 유체가 하나 이상의 플라스틱 파이프(13)의 단면을 통해 흐를 필요는 없다. 상기 기능은 상기 유체 기둥이 차단되지 않고, 그것이 생산하는 중력이 본질적으로 상기 기둥의 높이에 비례한다는 사실에 있다.
도 13 및 14는 직물(woven materials)에 삽입된, 직물 가스(textile gas) 또는 방수 물질(liquid-tight materials)로 만들어지는 호스(hoses, 14) 및 코어(cores, 15)와 같은 얇은-벽 덕트(6) 내에서 본 발명에 따른 상기 안티-버클링 장치가 어떻게 기능하는지를 나타낸다.
도 13a는 상기 버클링 지점(8)에서 덕트(6) 또는 호스(14) 내의 상기 안티-버클링 장치를 나타낸다. 단면은 본질적으로 렌즈모양이고, 유체는 상기 그루브들을 통해 이동할 수 있다. 상기 버클링 지점(8)에서 덕트 벽(9)은 본질적으로 포락선(4)을 형성하고, 상기 그루브들(3) 속을 관통하지 않는다. 동일한 방식으로 상기 포락선(4)의 영역은 삽입된 안티-버클링 장치(1)를 가지는 버클링 지점에서 구부러진 얇은-벽 덕트(6)가 취할 수 있는 최소 단면 영역을 본질적으로 구성한다.
도 13b에서 도시되어지는 단면은 상기 버클링 지점(8)의 앞 및 뒤에 위치되어진다. 상기 단면은 본질적으로는 원형이고, 상기 버클링 지점(8)으로부터 거리가 증가함에 따라 덕트(6) 또는 호스(14)의 최초 단면에 대응하게 된다. 렌즈모양 단면을 갖는 상기 안티-버클링 장치(1)는 그러므로 약간 변형되어진다. 예를 들면 공기 항공기 시트(pneumatic aircraft seats)(CH 1428/92)는 이와 같은 유형의 안티-버클링을 이용할 수 있다.
도 14a, b는 직물(woven material, 16) 내에서 코어(15)의 단면을 나타낸다. 단일한 플라스틱 파이프(13)를 가지는 제 3 실시예가 상기 안티-버클링 장치로서 도시되어진다. 상기 버클링 지점(8)에서, 이미 전술된 것처럼 상기 단면은 본질적으로 렌즈모양이고, 상기 덕트 벽(9)은 포락선(도 14a)을 형성한다. 플라스틱 파이프(13)는 차례로 상기 안티-버클링 장치(1)의 중간에 최소 관통흐름 단면(throughflow cross-section)을 보증한다.
도 14b는 또한 상기 버클링 지점(8)의 앞 및 뒤에서의 단면을 도시한다. 이와 같은 단면은 도 13b에서와 같이 본질적으로 원형이다. 그러나 상기 코어(15)가 직물(16) 내에 존재하고, 상기 직물 내에서의 직경을 D'로 감소함으로써 스트레스(stresses) σ [N/m] 가 상기 직물로 도입되어지므로, 상기 원형 단면을 달성하기 위한 힘이 요구되어진다. 이와 같은 힘은 와이어(wire, 15) 내의 초과 압력 ρ에 의해 생산되어질 수 있다. 상기 초과 압력 ρ는 상기 코어에 압력을 적용함으로써 또는 간단하게는 유체 기둥의 중력을 통해 달성되어진다. 이와 같은 방식에서 상기 안티-버클링 장치는 힙(hip), 무릎(knee) 및 팔꿈치(elbow joint) 영역에서 유체로 채워진 코어의 버클링을 방지하기 위해, 그리고 유체 기둥의 높이가 본질적으로 파일럿의 목(neck) 및 발목(ankles) 사이의 높이에서의 차이에 대응하는 것을 보증하기 위해, G-슈트(suits)(EP 0 983 190)에 이용될 수 있다.
도 15a, b는 본질적으로 도 14a, b에서와 동일한 구조를 도시한다. 상기 안티-버클링 장치(1)는 그 단면에서의 변화에 의해 변형되지 않는 크기가 될 수 있다. 그러므로 상기 단면의 폭은 버클링 지점에서 덕트(6)의 단면의 대응부분보다 작고 버클링 지점과 떨어진 덕트의 폭 즉, 상기 직경 D'에 거의 대응한다. 이와 같은 유형의 구조는 또한 덕트(6) 또는 호스(14) 내에서 이용될 수 있다.

Claims (19)

  1. 얇은-벽 유체 덕트(thin-walled fluid ducts, 6)로 삽입하기 위한 안티-버클링 장치(anti-buckling device, 1)에 있어서,
    상기 장치는,
    - 장치의 종축 방향으로, 2개의 인접한 리브들(ribs) 사이의 공간이 그루브(groove, 3)를 형성하는 몇몇 리브들을 가지며,
    - 덕트 벽들(duct walls, 9)이 버클링 지점(buckling point, 8)에서 상기 리브들(2) 위에 놓이나, 상기 그루브들을 관통하지 않는 방식으로, 상기 안티-버클링 장치(1)의 단면이 덕트의 단면을 채우고,
    - 상기 안티-버클링 장치(1)가 굽어질 때, 상기 그루브들(3)은 유체에 대하여 개방되고(open) 투과될 수 있도록(permeable) 유지되며,
    - 유체들은 상기 안티-버클링 장치(1)의 그루브들(3)을 통해 순환할 수 있고, 필요시 압력(pressure forces)을 전달할 수 있고,
    - 상기 안티-버클링 장치의 포락선(envelope, 4)이 상기 버클링 지점에서 덕트(6)의 단면에 대응하는 것을 특징으로 하는 얇은-벽 유체 덕트(6)로 삽입하기 위한 안티-버클링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 종축 방향에서, 상기 리브들(2)은 차단되어지고, 따라서 상기 그루브들(3)이 횡단 연결들(transverse connections, 10)에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 얇은-벽 유체 덕트(6)로 삽입하기 위한 안티-버클링 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 차단된 리브들(2)은 노브(knobs, 11)로서 형성되어지고, 상기 횡단 연결들(10)을 갖는 그루브들(3)은 중간 공간(intermediate space, 12)을 형성하는 것을 특징으로 하는 얇은-벽 유체 덕트(6)로 삽입하기 위한 안티-버클링 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 장치는 하나 이상의 플라스틱 파이프(plastic pipe, 13)가 상기 장치에 삽입되어지는 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 얇은-벽 유체 덕트(6)로 삽입하기 위한 안티-버클링 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 하나 이상의 플라스틱 파이프(13)는 강화(reinforce)된 것임을 특징으로 하는 얇은-벽 유체 덕트(6)로 삽입하기 위한 안티-버클링 장치.
  6. 삭제
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포락선(4)은 렌즈모양인 것을 특징으로 하는 얇은-벽 유체 덕트(6)로 삽입하기 위한 안티-버클링 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 포락선(4)은 상기 안티-버클링 장치(1)의 전체 길이를 따라 덕트(6)의 단면에 대응하는 것을 특징으로 하는 얇은-벽 유체 덕트(6)로 삽입하기 위한 안티-버클링 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 포락선(4)은 상기 안티-버클링 장치의 중간에서 렌즈모양이고, 양쪽 방향으로 가면서 연속적으로 더 원형이 되는 것을 특징으로 하는 얇은-벽 유체 덕트(6)로 삽입하기 위한 안티-버클링 장치.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 얇은-벽 덕트(6)는 호스(hose, 14)이고, 상기 안티-버클링 장치(1)는 변형될 수 있으며, 상기 호스의 단면의 변화에 자신을 맞출 수 있는 것을 특징으로 하는 얇은-벽 유체 덕트(6)로 삽입하기 위한 안티-버클링 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 얇은-벽 덕트(6)는 직물(woven material) 속에서 작용하는 코어(core, 15)이고, 상기 안티-버클링 장치(1)는 변형될 수 있으며, 압력 ρ 에 의해 유도되는 상기 코어(15)의 단면에서의 변화에 자신을 맞출 수 있는 것을 특징으로 하는 얇은-벽 유체 덕트(6)로 삽입하기 위한 안티-버클링 장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 장치는 탄성물질(elastic material)로 구성되는 것을 특징으로 하는 얇은-벽 유체 덕트(6)로 삽입하기 위한 안티-버클링 장치.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 장치는 엘라스토머(elastomer)로 구성되는 것을 특징을 하는, 얇은-벽 유체 덕트(6)로 삽입하기 위한 안티-버클링 장치.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 탄성 물질은 30 내지 80 의 쇼어(shore) 경도(hardness)를 갖는 것을 특징으로 하는 얇은-벽 유체 덕트(6)로 삽입하기 위한 안티-버클링 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 탄성 물질은 30 내지 60 의 쇼어 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 얇은-벽 유체 덕트(6)로 삽입하기 위한 안티-버클링 장치.안티-버클링 장치.항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 리브들(2)은 덕트 벽(9)의 내측에 적용되는 것을 특징으로 하는 얇은-벽 유체 덕트(6)로 삽입하기 위한 안티-버클링 장치.
  17. 삭제
  18. 제 3 항에 있어서, 상기 노브들(11)은 덕트 벽(9)의 내측에 적용되는 것을 특징으로 하는 얇은-벽 유체 덕트(6)로 삽입하기 위한 안티-버클링 장치.
  19. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 안티-버클링 장치의 단면의 폭은 버클링 지점에서 덕트(6)의 단면의 대응부분보다 작고 버클링 지점과 떨어진 덕트의 폭에 대응하는 것을 특징으로 하는 얇은-벽 유체 덕트(6)로 삽입하기 위한 안티-버클링 장치.
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