KR100983087B1

KR100983087B1 - 파이프용 커플러

Info

Publication number: KR100983087B1
Application number: KR1020100022999A
Authority: KR
Inventors: 김상열
Original assignee: (주) 영남메탈
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2010-09-17

Abstract

본 발명은 기밀과 수밀을 요하는 두 개의 파이프를 축방향으로 연결하는 파이프용 커플러에 관한 것으로, 더 상세하게는 슬리브를 내포한 케이싱에 삽설되는 파이프의 탈거를 방지하기 위해서 슬리브 단부와 케이싱 사이에 다수의 홈이 내측에 형성된 그립링을 개재하되, 상기 그립링 홈은 V자로 형성하고 체결완료시 홈을 형성하는 두 개의 절개면이 서로 접하도록 하여 홈폭을 제거시킴으로써 탄성재질인 슬리브 단부가 일부 홈에 유입되어 체결 또는 탈거시 마찰로 작용하는 것을 방지하는 파이프용 커플러에 관한 것이다.

Description

파이프용 커플러{Coupler for Pipe}

일반적으로 파이프 클램프 또는 커플러는 볼트 체결력에 의해 두 파이프를 연결하는 것으로, 수밀이나 기밀이 필요한 연결부위에 사용되는 커플러는 내부에 고무재질의 슬리브를 더 구비하여 연결부위로 관체내의 유체 또는 기체가 유출되는 것을 방지하도록 한다.

특히 고압파이프의 연결에 사용되는 커플러의 경우에는 파이프의 내부압력이 파이프 축방향으로 탈관 작용하기 때문에 홈이 형성된 그립링을 내부에 더 설치하여 압력에 의해 파이프가 축방향으로 탈거되는 것을 방지하고 있다. 즉, 볼트 체결은 파이프 축의 직각방향에서 작용하는데 반하여 그립링은 파이프 축방향에서 작용하게 됨으로 축방향으로 밀려나는 파이프를 직접 고정시키는 것이다.

상기 커플러는 체결과정에서 볼트 조임에 의해 내부 공간이 축소된다. 따라서, 상기 커플러 내측에 장착된 그립링도 일측이 개구된 C자 형태로 형성함으로써 커플러 볼트체결시 같이 직경이 축소되는 것이 용이하게 이루어지도록 한다.

그러나 상기 과정에서는 볼트체결에 따라 탄성재질의 슬리브가 파이프에 압착되면서 일부가 양단부로 팽창하게 되며, 상기 팽창은 슬리브 단부에 접하여 설치된 그립링으로 전달된다. 이때 팽창되는 슬리브의 일부는 그립링의 내측에 형성된 홈 사이로 파고들어 그립링이 슬리브 단부면을 따라 슬라이딩 이동되는 것을 강하게 제한하게 된다.

이와같이 그립링과 슬리브 단부 사이의 걸림부분에서 저항이 발생되면 커플러 체결시 더 강한 볼트체결력을 요구하게 되며, 강한 체결력에 의해 그립링의 직경이 축소되면서 홈에 걸린 슬리브의 돌출부분을 절단 파손시키는 문제점이 발생된다.

아울러 일정시간이 경과되면 커플러의 체결력과 이송되는 유체의 내압이 작용하여 그립링의 홈이 슬리브를 파고들어가게 되는데, 이때 보수를 위해 커플러를 탈거하면 상기 그립링과 슬리브 사이의 장착상태가 풀림의 저항으로 작용하여 강한 탈거력을 요구하며, 탈거시 그립링의 홈부분에 돌출된 슬리브의 일부분은 박리되어 파손되는 문제점이 발생된다.

이러한 문제점을 해소하기 위해서 실용신안등록 제0363185호(2004.09.15 등록)에서는 보강링이 설치된 배관용 연결구를 제시하고 있다. 도 9을 참조한 바와같이 커플러(100) 케이싱(200)의 내측에 슬리브(300)를 설치하고, 상기 슬리브의 단부에는 그립링(400)을 설치하되, 상기 그립링과 슬리브 사이에는 보강링(500)을 설치하여 체결시 슬리브 단부로 팽창되는 부분이 그립링에 형성된 홈(401)으로 돌출되는 것을 차단하고 있다. 그러나 상기 종래건은 그립링의 홈에 슬리브가 일부 돌출되는 것을 방지하는 효과는 있으나, 보강링을 추가로 장착해야 됨으로 장착 자제 비용과 공정이 증가되는 단점이 있다.

이에 본 발명에 따른 파이프용 커플러는,

그립링의 홈 폭을 조절하여 체결시 홈폭이 형성되지 않도록 함으로써 보강링을 설치하지 않고서도 그립링과 슬리브 단부면과의 마찰을 최소화하여 커플러의 볼트체결력이 상승되는 것을 방지하고 체결 또는 보수시 슬리브의 파손을 방지할 수 있는 장치의 제공을 목적으로 한다.

상기 과제를 해소하기 위한 본 발명의 파이프용 커플러는,

기밀과 수밀을 요하는 두 개의 파이프를 축방향으로 연결하는 파이프용 커플러에 있어서, 파이프가 삽설되는 양단부로부터 축중심 방향으로 단턱이 형성된 케이싱과; 상기 케이싱의 내부에 안치되어 삽입된 파이프의 외주면을 가압해 밀폐시키는 슬리브와; 상기 슬리브와 케이싱 단턱 사이에 안치되고 내측단부에는 다수의 홈이 형성되어 삽입된 파이프의 외주면을 가압하도록 하되, 상기 홈은 V자로 형성하고 커플러 체결완료시 홈 양측의 절개편이 서로 접하여 홈폭이 제거되는 C형상의 그립링;을 포함하여 구성된다.

이상에서 상세히 기술한 바와 같이 본 발명의 파이프용 커플러는,

체결완료시 그립링의 홈폭을 제거하여 보강링을 사용하지 않고서도 그립링이 슬리브 단부에 걸리는 것을 방지하여 슬리브를 파손하지 않고 커플러의 장착 또는 탈거를 할 수 있어 제품단가 경쟁력을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 커플러를 분해도시한 사시도.
도 2와 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 커플러를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 그립링을 도시한 평면도.
도 5와 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 파이프가 장착된 커플러를 도시한 단면도 및 확대도.
도 7은 본 발명에 따른 그립링의 요부 확대도.
도 8은 본 발명에 따른 그립링의 다른예를 도시한 평면도.
도 9는 종래 그립링과 보강링이 설치된 커플러를 도시한 단면도.

이하에서는 본 발명을 첨부된 도면과 함께 상세히 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 바와같이 본 발명에 따른 파이프용 커플러(10)는, 기밀과 수밀을 요하는 두 개의 파이프(50)를 각각 양단부에 삽설하여 연결하는 케이싱(20)을 구비한다. 상기 케이싱은 일측면이 개구된 C형태의 단면을 갖으며, 개구된 양측에는 결합부(21)가 형성된다. 상기 결합부(21)에는 축에 직교된 방향으로 조임공(211)이 다수 형성되고, 상기 조임공에 볼트(22)를 체결하여 조임으로써 개구된 간격을 좁혀 내측에 결합된 파이프를 강하게 파지하도록 한 것이다. 또한, 상기 케이싱(20)은 양단부가 축중심방향으로 꺾인 단턱(23)이 형성되어 후술되는 슬리브(30)가 축방향으로 탈거되지 않도록 고정시키게 한다.

이와같은 케이싱(20)은 도시된 형태 이외에 도 2를 참조한 바와같이 서로 대향되도록 축 방향의 좌우를 분리구성할 수 있으며, 상기 분리된 일측단부에는 결합부(21)를 서로 대향되게 형성하고, 타측단부에는 힌지부(24)를 형성한 형태를 갖는다. 또한, 도 3을 참조한 바와같이 서로 대향되도록 축방향의 좌우로 분리구성하고, 분리된 부분에는 결합부(21)가 형성되어 체결에 의해 연결되도록 할 수 있으며, 도시된 바와같이 좌우 2 개로 분리된 형태 이외에 3 이상으로 분리된 형태로 형성할 수 있다.

다음으로 상기 케이싱(20)의 내주면에는 슬리브(30)가 설치된다. 상기 슬리브는 고무재질로 형성하여 연결부위를 기밀 또는 수밀이 이루어지도록 한다. 상기 슬리브(30)의 단면은 원형으로 형성하여 압착되는 파이프(50)와의 갭이 발생되는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 이러한 슬리브는 설치 및 제조를 용이하게 하기 위해 도시된 바와같이 일측면을 절개한 C형태로 형성할 수 있는데 이 때 상기 절개로 인해 이격된 부분은 최종 케이싱 체결시 서로 면접되게 함으로써 갭이 없는 관체로 형성되게 하는 것이 바람직하다. 또한, 슬리브의 재질이 고무재질임으로 최종적으로 체결시 요구되는 지름보다 슬리브 지름을 일정크기 예컨대 0.5~5mm 크게 형성하여 차이는 탄성변형에 의해 흡수되도록 함으로써 갭이 발생되는 것을 원천봉쇄하도록 할 수 있다.

상기 케이싱(20)의 단부에 형성된 단턱(23)과 슬리브(30) 사이에는 그립링(40)이 설치된다. 상기 그립링(40)은 도 4를 참조한 바와같이 체결시 그립링 지름이 축소될 수 있도록 일측이 개구된 C형상을 갖고 있다. 또한, 상기 그립링은 평판의 링형태로 형성가능하나 도 1과 같이 원뿔대 형상을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 상기 원뿔대로 형태로 가공된 그립링(40)은 도 5와 도 6을 참조한 바와같이 작은 직경을 갖는 내측단부(43)가 케이싱(20)의 안쪽으로 위치하고, 큰 직경을 갖는 외측단부(42)가 케이싱의 단턱(23)에 접하도록 경사지게 형성함으로써 파이프(50) 삽입시 마찰을 최소화하여 결합이 용이하도록하고, 반대로 체결된 파이프(50)가 탈거되는 방향으로 하중이 작용하면 그립링의 내측단부(43)가 파이프 외면을 쐐기 형태로 눌러서 마찰을 크게 증가시킴으로써 슬리브(30)의 압착과 함께 파이프 탈거를 방지하게 한 것이다.

이러한 그립링(40)은 내측단부를 평평한 원형(진원)으로 형성할 경우 그립링이 파이프 외면에 쐐기로 박히되 측면으로는 마찰이 없어 미끄러지는 현상이 발생되어 그립링의 효과가 반감된다. 이는 내측단부와 파이프 외면이 접하는 면적이 증가되어 단위면적당 가해지는 하중이 저하됨은 물론 측면으로의 걸림부분이 없어서 미끄러지기 것으로 예상된다. 또한, 그립링의 내측단부 지름을 파이프 지름보다 크게 형성하고 강한 체결에 의해 내측단부 지름을 일그러지게 하면 그립링의 내측단부는 타원으로 형성되고 파이프와는 2점에 의해 접촉됨으로 접촉면적 저하로 의해 그립링의 파지력이 저하될 것으로 예상된다.

따라서, 상기 그립링(40)의 내측단부(43)와 파이프(50)의 마찰력을 증가시키기 위해서 그립링 내측단부에는 V자 형태를 갖는 다수의 홈(41)을 형성시킨다. 상기 홈(41)은 체결력에 의한 그립링의 지름이 축소되는 형태 변형시에 축소가 요구되는 변형량을 홈(41)에서 흡수하여 그립링의 직경변화가 용이하게 이루어지게 할 수 있다.

또한, 상기 홈 폭을 조절하여 체결완료시 홈 양측의 절개면(45)이 서로 접하여 홈폭이 제거되도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 홈(41)이 형성된 그립링(40)을 슬리브(30)와 접하여 설치되면 체결완료시 체결력에 의해 탄성변형되는 슬리브의 단부 일부가 홈으로 돌출된다. 이는 체결과정 또는 추후 보수를 위해 커플러를 탈거할 때 저항으로 작용하고 일부 슬리브를 파손하게 되며, 종래에는 이를 방지하기 위해 평면의 보강링을 추가로 설치하고 있다. 따라서, 본 발명은 커플러 체결완료시 그립링의 홈 폭이 제거되게 함으로써 보강링을 사용하지 않고서도 탄성변형에 의한 슬리브의 일부가 홈 사이로 돌출되는 것을 미연에 방지시킨 것이다.

상기 체결완료시의 그립링(40)은 홈(41)에 의해 분리된 두 절개편(44)이 서로 접하게 됨으로 그립링 내측단부(43)가 원형으로 형성되게 된다. 그러나 상기 그립링(40)의 내측단부는 부분확대한 도 7을 참조한 바와같이 진원의 형태가 아닌 다각형에 의해 원형으로 형성되기 때문에 내부에 설치되는 파이프와는 다점에 의한 접촉에 의해 체결이 이루어진다.

즉, 본 발명의 그립링(40)은 평판 띠의 일측단부에 다수의 V홈(41)을 형성하고, 상기 홈이 형성된 단부를 작은 직경으로 하고 홈이 형성되지 않은 단부를 큰 직경으로 하는 원뿔대 형태로 가공한다. 상기 가공 과정에서의 V홈이 형성된 내측단부의 변형량은 V 홈에서 흡수하게 됨으로 V 홈에 의해 분리된 다수 절개편(44)의 단부는 각각 직선 형태를 가지므로, 상기 그립링(40)은 다각에 의한 원형으로 형성되고 삽설되는 파이프를 다접점에 의해 파지함과 동시에 홈이 제거되어 보강링의 작용까지 얻을 수 있는 것이다.

아울러 상기 그립링(40)과 슬리브(30)의 접촉면인 경사면은 최종적으로 그립링의 내측단부(43)와 삽설되는 파이프(50)의 외면이 형성하는 각도를 설정하기 위한 것이다. 따라서, 도 5를 참조한 바와같이 그립링(40)과 파이프(50)가 형성하는 각도는 40~50° 이내로 설정하여 커플러 내부에 고압이 작용하면 내압에 의해 그립링이 밀려나는 파이프에 쐐기로 박힘과 동시에 커플러로부터 이탈되는 것을 방지하도록 한다. 상기 각도는 40° 이내 또는 50° 이상으로 형성될 경우 그립링이 박히지 않고 미끄러지는 현상이 발생됨으로 상기 범위내로 각도를 형성하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 커플러의 조립완료시 그립링과 파이프와의 각도는 약 40°를 형성하도록 하고, 파이프를 삽설하고 내부 유압 작용시에는 그립링이 밀려나면서 파이프와의 각도가 약 45°로 형성되면서 파이프 내에 박히도록 하는 것이다. 이 때 상기 약 40°의 각도에서는 그립링 홈(41)이 형성되지만 그 크기가 미세함으로 탄성재질의 슬리브(30)가 홈을 통해 돌출되지 않으며, 파이프의 내압작용시 그립링의 각도변화에 의해 미세하게 벌어진 홈도 서로 접하여 완전 제거되는 것이다.

또한, 상기 그립링(40)은 도 8을 참조한 바와같이 각 홈의 모서리 부분에 원형으로 타공된 완충공(46)을 더 형성할 수 있다. 상기 완충공은 그립링을 원뿔대로 성형하는 과정 또는 파이프와의 체결과정에서 그립링의 형태가 변형될 때 내부응력이 모서리에 집중되어 발생되는 크랙으로 인한 파손을 방지하기 위해 형성한다.

이하 본 발명 파이프용 커플러의 작용상태를 도면을 참조하여 간단하게 설명하면,

먼저 커플러(10)의 양측으로 파이프(50)를 각각 삽설한 다음 케이싱(20) 결합부(21)에 볼트(22)를 체결한다. 상기 볼트체결은 케이싱(20)을 파이프 축의 중심방향으로 가압하여 슬리브(30)와 파이프(50)를 서로 밀착시킨다.

상기 가압되는 체결력에 의해 상기 C형상의 그립링(40)은 개구된 부분의 간격이 좁아지면서 직경이 축소되며, 홈(41)이 형성된 내측단부(43)가 파이프(50) 외면을 조이게 된다.

이때 상기 그립링의 홈(41)은 양측 절개면이 서로 근접하여 홈폭이 미세하게만 존재하게 됨으로 체결력에 의해 팽창되는 슬리브가 홈 폭으로 돌출되지 않게 한다. 따라서, 상기 홈폭으로 일부 슬리브가 돌출되어 체결력에 마찰로 작용하는 것을 방지할 수 있다.

상기 설치가 완료되면 관체내에 압력이 발생되고, 상기 내압에 의해 파이프(50)는 커플러로부터 이탈되는 방향으로 작용하게 되어 파이프는 축방향으로 이동되려고 한다. 이때 상기 파이프를 파지하고 있는 그립링(40)은 파이프의 진행방향의 역방향으로 경사지게 위치하게 됨으로, 파이프로 전달되는 압력이 스톱링의 내측단부(43)와 접하는 부분에 집중된다.

이와같이 집중된 압력에 의해 그립링(40)은 파이프(50)의 외면에 쐐기 형태로 박히게 되어 파이프의 이탈을 방지하게 되며, 파이프로 전달되는 압력이 커질수록 스톱링이 더욱 강하게 파이프를 파지하여 내부압력에 의한 파이프 탈거를 방지할 수 있다.

상기 파이프 내에 압력이 작용하는 과정에서 그립링(40)은 파이프와의 결합각도가 변하여 절개면(45)이 서로 접하게 되어 미세하게 형성된 홈(41)을 완전 제거하게 된다. 그러나 상기 그립링의 내측단부(43)는 다각에 의한 원으로 형성되어 파이프를 다접점에 의해 파지한다. 이는 파이프 외면 둘레를 따라 강한 파지력을 형성함으로써 파이프 탈거를 방지하고 슬리브의 파손을 억제하며 설치 구성을 단순화시킬 수 있는 장치의 제공할 수 있다.

10 : 커플러
20 : 케이싱
21 : 결합부 22 : 볼트
23 : 단턱 24 : 힌지부
211 : 조임공
30 : 슬리브
40 : 그립링
41 : 홈 42 : 외측단부
43 : 내측단부 44 : 절개편
45 : 절개면 46 : 완충공
50 : 파이프

Claims

기밀과 수밀을 요하는 두 개의 파이프를 축방향으로 연결하는 파이프용 커플러(10)에 있어서,
파이프가 삽설되는 양단부로부터 축중심 방향으로 단턱(23)이 형성된 케이싱(20)과;
상기 케이싱의 내부에 안치되어 삽입된 파이프의 외주면을 가압해 밀폐시키는 슬리브(30)와;
상기 슬리브와 케이싱 단턱 사이에 안치되고 내측단부에는 다수의 홈(41)이 형성되어 삽입된 파이프(50)의 외주면을 가압하도록 하되, 상기 홈은 V자로 형성하고 커플러 체결완료시 홈 양측의 절개편(44)이 서로 접하여 홈 폭이 제거되는 C형상의 그립링(40);을 포함하여 구성되데,
상기 그립링(40)은 그립링 면과 파이프 사이의 각도가 45° 가 되었을 때 그립링의 홈 폭이 제거되도록 한 것을 특징으로 하는 파이프용 커플러.
제1항에 있어서,
상기 그립링(40)은 평판의 띠를 원뿔대 형상으로 가공한 것임을 특징으로 하는 파이프용 커플러.
삭제
제1항에 있어서,
상기 그립링(40)에 형성된 홈(41)의 내측에는 모서리부분이 제거되도록 원형으로 타공된 완충공(46)이 형성된 것을 특징으로 하는 파이프용 커플러.