KR101024326B1 - 고압용 관 연결 조인트 - Google Patents

Abstract

패킹부재를 이등변 삼각형상으로 제작함으로써, 이 패킹부재에 가해지는 압력이 양쪽에서 들어오도록 하여 패킹부재의 변위량을 크게 변화시켜 고압용으로도 사용할 수 있는 관 연결 조인트가 개시된다. 본 발명에 따른 관 연결 조인트는 연결될 관이 삽입되도록 확관부가 형성된 엘보 또는 관을 구비한다. 이러한 확관부에는 내부 안쪽에서부터 관삽입홈 및 가압링 삽입홈이 계단형상으로 형성된다. 그리고 가압링 삽입홈과 관삽입홈의 사이에 바깥쪽으로 점점 넓어지는 경사면이 형성된다. 이렇게 형성된 확관부와 관의 사이에는 패킹부재가 삽입되는데, 패킹부재는 경사면에 대응되는 빗변을 갖는 단면의 형상이 이등변 삼각형 형상을 갖는다. 그리고 어느 빗변의 내부에는 상하부가 노출되어 자전되는 강구가 내장된다. 한편, 패킹부재의 후위에는 패킹부재의 빗변에 대응되는 가압 경사면이 내측면에 형성되어 가압링 삽입홈으로 삽입되는 가압링이 구비된다. 마지막으로 가압링을 안쪽으로 밀어주도록 확관부의 외주면상과 나사결합되는 커버가 구비된다.

Description

고압용 관 연결 조인트{A joint for pipe}

본 발명은 관 연결 조인트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조인트에 사용되는 패킹부재의 변위량을 크게 변환시켜 고압용으로도 될 수 있는 고압용 관 연결 조인트에 관한 것이다.

최근 들어 산업이 발달함에 따라 건축물의 혈관이라고 할 수 있는 배관(piping)의 용도와 수요가 증가하고 있으며 다양한 배관 부속품(pipe fitting)이 마련되어 사용되고 있다.

이러한 배관 부속품은 그 용도에 따라, 배관의 방향을 전환시키는 엘보(elbow)와, 기존배관에서 새로운 배관을 분기시키는 티(tee)와, 배관과 다른 배관을 직선으로 연결하는 유니온 이음(union joint) 등이 있으며, 이러한 배관 부속품과 배관을 연결하는 방법 또한 다양하게 개발되어 사용되고 있다.

여기서, 배관과 배관 부속품을 연결하는 방법에는 나사 이음(screw joint), 용접 이음(welding joint), 플랜지 이음(flange joint), 그루브드 이음(grooved joint) 등이 있다.

상술한 배관 부속품의 연결 방법은 연결하고자하는 배관의 단부를 절삭가공 또는 용융 가공하여 배관 부속품을 장착하여 사용한다.

즉, 나사 이음의 경우 연결하고자 하는 배관의 단부에 테이퍼 나사를 절삭 가공하여 배관 부속품에 마련된 암나사부에 삽입하여 배관 부속품을 장착하고, 플랜지 이음의 경우에는 연결하고자하는 배관의 단부에 플랜지를 용접하고 배관 부속품에 마련된 플랜지의 결합면을 마주보게 하여 각 플랜지에 형성된 결합홀에 볼트와 너트를 체결하여 플랜지를 결합시킨다.

그리고 그루브드 이음은 연결하고자하는 각 배관의 양단의 원주면에 소정 폭의 홈을 가공하여 형성하고, 배관의 이음부에 기밀을 위한 고무재질의 링을 끼워 넣고, 각 배관에 형성된 홈에 삽입되어 각 배관을 지지하는 돌기가 마련된 상, 하부하우징을 볼트와 너트로 체결하여 각 배관을 연결시킨다.

그러나 상술한 바와 같이 종래기술에 따른 배관과 배관 부속품의 연결방법은 배관 부속을 연결하기 위한 선행작업이 필요하며, 선행작업을 하기 위한 작업공간이 필요하여 배관이 설치되는 공간이 협소할 경우에는 배관 부속품의 연결작업이 매우 불편하며, 또한 배관의 단부를 가공하여 배관부속품을 연결하여야 하기 때문에 배관 연결에 따른 작업 공정이 복잡하고, 작업에 따른 시간이 많이 소요되며, 비전문가의 경우 작업이 불가능한 문제점이 발생한다.

또한, 가장 보편적으로 사용되는 플랜지 이음은 서로 결합될 배관의 양단부에 링 형상의 플랜지를 형성하고 이러한 플랜지를 서로 맞대어 각종 체결방법으로 결합시킨다. 이러한 플랜지 이음에 사용되는 체결방법을 쉽고 간단하며 견고하게 체결할 수 있는 다른 체결수단의 필요성이 대두 되었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 당사에서 특허출원하여 등록받은 대한민국 특허 제749402호(발명의 명칭 : 관이음용 연결구)가 개시된 바 있다.

상기 관이음용 연결구는 서로 연결된 관의 접점부위에 커플링을 배치시키고 커플링의 양측으로 자전되는 잠김볼이 형성된 패킹부재를 삽입한 상태에서 패킹부재를 커플링 방향으로 가압함과 동시에 잠김볼을 관의 중심축방향으로 가압시키는 구조를 갖는 누름쇠를 가짐으로써, 간단한 결합으로 뛰어난 수밀력과 체결력을 얻을 수 있는 관이음용 연결구를 제공하는데 있었다.

즉, 종래기술에 따른 관이음용 연결구는 도 1에서 보는 바와 같이 가압링(4)이 패킹부재(2)를 누를때에 패킹부재가 압축되면서 강구(3)가 하강하여 관(1)의 이탈을 방지하게 되고, 패킹부재(2)가 압축을 받아 세로방향으로 변형을 일으켜 관(1)의 수밀을 요하게 되는 것이다.

그러나 상기한 등록특허로 제작된 관이음용 연결구는 패킹부재와 위성 부품들의 구조적인 특성상 주로 저압용으로만 사용하게 되었고, 고압용으로는 조금 부족한 점이 있었다.

즉, 가압링(4)에서 입력된 가압력에 비해 패킹부재(2)의 변위량이 크지 않아 높은 수밀력을 얻지 못하므로 고압관에서는 사용을 자제하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 패킹부재를 이등변 삼각형상으로 제작함으로써, 이 패킹부재에 가해지는 압력이 양쪽에서 들어오도록 하여 패킹부재의 변위량을 크게 변화시켜 고압용으로도 사용할 수 있는 관 연결 조인트를 제공하는데 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명은,

연결될 관이 삽입되도록 확관부가 형성된 엘보 또는 관;

확관부내부에 안쪽에서부터 계단형상으로 형성되는 관삽입홈 및 가압링 삽입홈;

가압링 삽입홈과 관삽입홈의 사이에 바깥쪽으로 점점 넓어지게 형성되는 경사면;

관과 확관부의 사이에 삽입되되, 경사면에 대응되는 빗변을 갖는 단면의 형상이 이등변 삼각형 형상을 가지면서 어느 빗변의 내부에 상하부가 노출되어 자전되는 강구가 내장된 패킹부재;

패킹부재의 빗변에 대응되는 가압 경사면이 내측면에 형성되어 가압링 삽입홈으로 삽입되는 가압링; 및

확관부의 외주면상과 나사결합되어 가압링을 안쪽으로 밀어주는 커버로 구성됨을 특징으로 하는 관 연결 조인트를 제공한다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 관 연결 조인트는 수밀력이 높아 기존에는 기체쪽의 저압용으로만 사용하였으나, 상수도 등과 같은 고압용으로도 사용될 수 있는 잇점이 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고압용 관 연결 조인트를 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 관 연결 조인트를 나타낸 분리 단면도이며, 그리고 도 3은 본 발명에 따른 관 연결 조인트를 나타낸 결합 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 관 연결 조인트(100)는 관(1)과 연결될 엘보(110)의 내부에 삽입되는 패킹부재(120)와, 엘보(110)와 패킹부재(120)의 사이에 삽입되는 가압링(130)과, 가압링(130)을 가압해주는 커버(140)로 구성된다.

여기에서, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 관(1)과 연결되는 부속으로 엘보(110)를 선택하였으나, 엘보 뿐만 아니라 관(1)과 동일한 또 다른 관도 사용될 수 있다. 즉, 또 다른 관의 단부에 엘보와 같이 확관부를 형성하여 사용할 수 있는 것이다. 단, 하기의 설명에서는 엘보(110)로 한정하여 설명하기로 한다.

먼저, 엘보(110)는 기본적으로 관(1)과 동일한 직경을 갖는 꺽임부(111)와 그 단부에 관(1)이 삽입되도록 확관된 형상을 갖는 확관부(112)가 형성된다.

이때, 확관부(112)의 내부에는 꺽임부(111)의 끝단에서부터 확관부(112)의 끝단까지 계단 형상으로 두 번의 굴절이 되는 형상을 갖는다. 즉, 확관부(112)의 내부 안쪽에는 연결될 관(1)이 삽입되도록 관삽입홈(113)이 형성되고, 이 관삽입홈(113)이 확관부(112)의 바깥쪽으로 연장되다가 다시 더 큰 직경을 갖는 가압링 삽입홈(114)이 형성되어 확관부(112)의 단부까지 연장된다.

여기에서, 관삽입홈(113)과 가압링 삽입홈(114)의 사이에는 바깥쪽으로 연장될 수록 더 넓어지는 경사면(115)이 형성된다.

다음으로 패킹부재(120)는 엘보(110)의 관삽입홈(113)에 관(1)이 삽입된 후에 관(1)과 엘보(110)의 사이에 삽입되는 것으로, 실질적인 관(1)과 엘보(110)의 수밀을 담당한다.

이러한 패킹부재(120)는 관(1)에 끼워지도록 알맞은 내경을 갖는다. 그리고 패킹부재(120)의 외경은 어느 일측이 경사면(115)에 밀착되면서 외경의 중앙부가 가압링 삽입홈(114)으로 돌출되도록 형성된다.

즉, 패킹부재(120)는 그 단면이 이등변 삼각형 형상을 갖는다. 이때, 빗변의 기울기는 경사면(115)의 기울기와 동일하게 설계된다.

그리고 패킹부재(120)의 내부에는 종래기술에서와 같이 다수의 강구(121)가 상하로 노출되면서 자전되도록 내장된다. 이때, 강구(121)는 경사면(115)과 밀착되는 빗변의 반대쪽 빗변 내부에 내장된다.

다음으로, 가압링(130)은 패킹부재(120)와 마찬가지로 관(1)에 끼워지도록 알맞은 내경을 가지며, 가압링(130)의 일측 하부면상에는 패킹부재(120)의 빗변과 동일한 기울기를 갖는 가압 경사면(131)이 형성된다.

즉, 가압링(130)은 관(10)의 방사상 외부에서 가압링 삽입홈(114)으로 삽입되어 외부로는 엘보(110)에 맞닿고, 내부로는 패킹부재(120)에 맞닿아 결과적으로 패킹부재(120)를 관(1)측으로 눌러주는 역할을 하게 된다.

마지막으로, 커버(140)는 관(1)에 끼워지도록 알맞은 내경을 가지며, 그 단면의 형상이 "ㄷ"자 형상을 갖는다. 이때, 커버(140)의 내주면상에는 암나사(141)가 형성되고, 확관부(112)의 외주면상에는 수나사(116)가 형성되어 서로 나사결합에 의해 체결된다.

하기에는 본 발명에 따른 고압용 관 연결 조인트(100)의 작용에 대해 간략하게 설명한다.

일단, 결합될 관(1)의 단부로 차례대로 커버(140)와, 가압링(130)과, 패킹부재(120)를 끼운 상태에서 엘보(110)의 관삽입홈(113)에 관(1)의 단부를 삽입한다.

이 상태에서 패킹부재(120)를 확관부(112)내부로 삽입하여 패킹부재(120)가 관(1)과 경사면(115)에 밀착되도록 해준다.

그리고 가압링(130)을 가압링 삽입홈(114)으로 삽입하여 패킹부재(120)와 엘보(110)의 사이로 밀어 넣어주고, 마지막으로 커버(140)를 닫아 나사체결하여 밀봉시킨다.

이와 같이 커버(140)를 나사결합시키게 되면, 가압링(130)이 가압링 삽입홈(114)으로 깊숙이 들어가면서 가압링(130)의 가압 경사면(131)이 패킹부재(120)의 강구(121)가 있는쪽 빗변을 눌러주게 된다.

계속된 커버(140)의 체결에 의해 가압 경사면(131)이 강구(121)를 더욱 힘있 게 눌러주어 엘보(110)와 가압링(140)과 강구(121)와 관(1)이 억지 끼움 방식이 되어 일체화되면서 강력한 체결력을 보이게 된다.

그리고 패킹부재(120)가 눌려지면서 경사면(115) 깊숙이 파고 들어가게 되고 패킹부재(120)가 더 이상 전진을 하지 못할때에 변형이 일어나게 된다.

즉, 패킹부재(120)는 고무 재질로 제작되기 때문에 변형을 일으키게 되고, 이 변형이 압축력으로 변화되면서 관(1)의 외부면과 경사면(115)의 사이에 강력한 수밀력이 발생되게 된다.

그리고 이 패킹부재(120)는 이등변 삼각형 형상으로 되어 있고, 이 양측 빗면에 각각 맞닿는 경사면(115) 및 가압 경사면(131)에 의해 가압 경사면(131)에서는 압축력이 발생되고, 경사면(115)에서는 압축에 의한 반발력이 발생되어 중간에 끼인 패킹부재(120)가 더욱 큰 변형이 일어나게 된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 관 연결 조인트를 나타낸 단면도이고,

도 2는 본 발명에 따른 관 연결 조인트를 나타낸 분리 단면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 관 연결 조인트를 나타낸 결합 단면도이다.

Claims (1)

1. 연결될 관(1)이 삽입되도록 확관부(112)가 형성된 엘보(110)관 또는 일반관;

   상기 확관부(112)내부에 안쪽에서부터 계단형상으로 형성되는 관삽입홈(113) 및 가압링 삽입홈(114);

   상기 가압링 삽입홈(114)과 관삽입홈(113)의 사이에 바깥쪽으로 점점 넓어지게 형성되는 경사면(115);

   상기 관(1)과 확관부(112)의 사이에 삽입되되, 상기 경사면(115)에 대응되는 빗변을 갖는 단면의 형상이 이등변 삼각형 형상을 가지면서 어느 빗변의 내부에 상하부가 노출되어 자전되는 강구(121)가 내장된 패킹부재(120);

   상기 패킹부재(120)의 빗변에 대응되는 가압 경사면(131)이 내측면에 형성되어 상기 가압링 삽입홈(114)으로 삽입되는 가압링(130); 및

   상기 확관부(112)의 외주면상과 나사결합되어 상기 가압링(130)을 안쪽으로 밀어주는 커버(140)로 구성됨을 특징으로 하는 관 연결 조인트.

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