KR101052583B1 - 어댑터식 유압인장너트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼트가 너트의 높이보다 1.5배 이상 돌출되어 있지 않더라도 어댑터식으로 간단하게 볼트에 체결하여 텐셔너 장비를 이용한 볼트의 조립이 이루어질 수 있도록 함은 물론 볼트 체결을 위한 작업속도가 빠르고 작업의 간편성 및 효율성을 기할 수 있도록 한 어댑터식 유압인장너트에 관한 것으로, 그 구성은 중앙부에 상.하로 관통되게 볼트체결용 나사산을 갖는 볼트체결공이 형성되고, 인장기체결용 나사산이 외측에 형성된 테이퍼형 상측몸체부 및, 너트체결용 나사산이 외측에 형성되고 테이퍼형 상측몸체부보다 작은 직경으로 상기 테이퍼형 상측몸체부의 하부측에 일체로 하측 몸체부가 형성된 너트 몸체와; 상기 너트 몸체의 하측 몸체부에 형성된 너트체결용 나사산에 체결될 수 있도록 상측으로 개방된 형태로 너트몸체 삽입홈이 형성됨과 동시에 너트몸체 삽입홈의 내측면에 너트몸체체결용 나사산이 형성되고, 너트몸체 삽입홈의 하측에 볼트관통홀을 갖는 와셔부가 일체로 형성되며, 외측면에 다수의 핀홀이 형성된 로크 와셔너트;로 구성된 것이다.

Description

어댑터식 유압인장너트{Adapter type hydraulic draw nut}

본 발명은 어댑터식 유압인장너트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 볼트가 너트의 높이보다 1.5배 이상 돌출되어 있지 않더라도 어댑터식으로 간단하게 볼트에 체결하여 텐셔너 장비를 이용한 볼트의 조립이 이루어질 수 있도록 함은 물론 볼트 체결을 위한 작업속도가 빠르고 작업의 간편성 및 효율성을 기할 수 있도록 한 어댑터식 유압인장너트에 관한 것이다.

일반적으로 건설기계나 각종 대형 기계장비에는 수많은 대직경 볼트가 사용되는 것으로, 처음에는 볼트와 너트를 견고하게 체결하였더라도 시간이 흐름에 따라 너트가 풀어지거나 외부적인 환경변화에 의하여 체결된 대상물이 변형함으로써 볼트와 너트의 체결력이 약해지게 된다.

통상적으로 볼트와 너트의 체결방식은 크게 토오크방식과 히팅방식 그리고 인장방식으로 분류되는 것으로, 토오크 방식은 수작업 및 유압렌치를 사용하여 체결하는 방식으로 많은 작업시간과 인력이 소모될 뿐만 아니라 작업자의 안전을 위협하고 볼트와 너트의 나사산을 손상시켜 볼트와 너트의 잦은 교체가 필요하고, 나사산의 마찰로 인하여 정확도가 떨어지며, 해체시에는 1.5 ~ 2배의 더 큰 힘을 필요로 하는 문제점이 있다.

히팅방식은 볼트에 열을 가하여 볼트를 연신시킨 상태에서 너트를 조이는 방식으로 이 역시 작업시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 열에 의한 위험 요소를 수반하고, 열고착 현상에 의해 볼트와 너트의 해체시 서로 맞물려서 풀리지 않게 됨은 물론 정확도를 추정하기 어려운 문제점이 있다.

인장방식은 유압식 너트나 텐션장비, 즉 텐셔너를 이용하여 볼트를 조립하는 방식으로 토오크방식 및 히팅방식 보다 더 발전된 볼트 조립방식이나, 유압식 너트의 경우에는 공간적인 제약과 장착되는 설비의 표면 온도 고온(12 ~ 600도)인 곳에서는 실링의 손상과 내부에 유압유가 산화되면서 유압식 너트의 내벽이 손상됨에 따라 사용 가능한 설비의 제한성을 가지며, 재작업시 유압식 너트의 피스톤을 복귀시키는 과정에서도 많은 힘과 인력을 필요로 하는 문제점이 있었다.

도 1(a)(b)(c)는 텐셔너를 이용한 볼트 조립과정을 나타낸 것으로서, 도 1(a)는 볼트(100)에 의해서 제1 체결대상물(120)과 제2 체결대상물(130)이 체결된 상태에서 텐셔너 장비(미도시됨)를 이용하여 볼트(100)를 화살표 방향으로 인장한 것이다. 이렇게 볼트(100)를 인장시키면 도 1(b)와 같이 볼트(100)에 체결된 너트(110)와 제1 체결대상물(120) 및 제2 체결대상물(130)의 사이에 갭(G)이 발생하게 되는데, 이때 도 1(c)에 도시된 바와 같이 너트(110)를 화살표 방향으로 조임으로써 볼트(100)를 제1 체결대상물(120) 및 제2 체결대상물(130)에 견고하게 조립할 수 있게 되는 것이다.

그러나, 이러한 종래의 텐셔너를 이용한 볼트 조립방식은 볼트의 길이가 너트의 높이보다 1.5배 이상 돌출되어야만 적용이 가능하고, 1.5배 이상 볼트가 돌출되지 않은 경우에는 텐셔너의 사용이 불가능함에 따라 볼트를 교체해야만 되는 문제점이 있다. 특히 발전소 터빈 케이싱의 경우 공간의 극한적인 제약으로 텐셔너 장비를 적용할 수 없이 현재까지 히팅방식을 고수할 수 밖에 없는 실정에 있고, 볼트의 교체가 필요하더라도 기 조립된 볼트와의 인장강도 차이로 인한 불안감으로 사용자가 볼트의 교체를 원하지 않아 작업의 어려움을 초래하는 문제점 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 그 목적은 볼트가 너트의 높이보다 1.5배 이상 돌출되어 있지 않더라도 어댑터식으로 간단하게 볼트에 체결하여 텐셔너 장비를 이용한 볼트의 조립이 이루어질 수 있도록 함은 물론 볼트 체결을 위한 작업속도가 빠르고 작업의 간편성 및 효율성을 기할 수 있도록 한 어댑터식 유압인장너트를 제공함에 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 어댑터식 유압인장너트의 한 형태는, 중앙부에 상.하로 관통되게 볼트체결용 나사산을 갖는 볼트체결공이 형성되고, 인장기체결용 나사산이 외측에 형성된 테이퍼형 상측몸체부 및, 너트체결용 나사산이 외측에 형성되고 테이퍼형 상측몸체부보다 작은 직경으로 상기 테이퍼형 상측몸체부의 하부측에 일체로 하측 몸체부가 형성된 너트 몸체와; 상기 너트 몸체의 하측 몸체부에 형성된 너트체결용 나사산에 체결될 수 있도록 상측으로 개방된 형태로 너트몸체 삽입홈이 형성됨과 동시에 너트몸체 삽입홈의 내측면에 너트몸체체결용 나사산이 형성되고, 너트몸체 삽입홈의 하측에 볼트관통홀을 갖는 와셔부가 일체로 형성되며, 외측면에 다수의 핀홀이 형성된 로크 와셔너트;로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 너트 몸체는 테이퍼형 상측몸체부의 상부 외측에 끼워지는 캡을 더 포함하고, 상기 캡은 내측면에 테이퍼형 상측몸체부에 대응되는 테이퍼가 형성된 것을 특징으로 하며, 상기 테이퍼형 상측몸체부의 외측에 형성된 인장기체결용 나사산은 하측 수직면에 대하여 상측으로 경사면이 형성된 일방향 치형의 나사산으로 형성된 것을 특징으로 하고, 상기 하측 몸체부의 너트체결용 나산 및 로크 와셔너트의 너트몸체체결용 나사산은 양측 모서리부분에 라운딩부를 갖는 사각 나사산으로 형성된 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 볼트가 너트의 높이보다 1.5배 이상 돌출되어 있지 않더라도 기존 볼트에 체결된 너트를 풀어 제거한 후 간단하게 어댑터식으로 볼트에 체결하여 텐셔너 장비를 이용한 볼트 체결작업이 이루어질 수 있도록 함으로써 사용자로 하여금 볼트의 인장강도 차이로 인한 불안감을 조성하는 볼트의 교체없이 볼트 체결작업이 가능하고, 이로 인하여 작업의 간편성 및 작업의 효율성을 한층 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 체결시 모든 나사산에서 일정하게 하중을 분산 및 유지하게 됨으로써 진동에 의한 볼트 풀림현상이 없이 진동 발생위치에 보다 적합하게 사용할 수 있는 효과를 갖게 된다.

또한, 본 발명은 짧게 돌출된 볼트에 어댑터식으로 간단하게 체결된 유압인장너트로 구성되어 있기 때문에 기존에 텐셔너가 너트의 높이보다 1.5배 이상 돌출된 볼트에 체결되는 시간보다 상기 유압인장너트에 대한 텐셔너의 체결시간이 짧아 작업속도가 빨라 작업의 신속성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 상부 인장방식이므로 고온에서도 작업이 가능하고, 기존 유압너트 및 기타 너트보다 외경 치수를 작게 설계가 가능하여 극한적인 공간 및 간섭으로 인하여 설치가 어려웠던 스팀터빈 케이싱 및 원자력 케이싱에 적용이 가능한 효과도 갖게 된다.

도 1(a)(b)(c)는 종래의 텐셔너 장비를 이용한 볼트 조립과정을 도시한 예시도.
도 2는 본 발명에 의한 어댑터식 유압인장너트를 나타낸 분리사시도.
도 3는 도 2의 결합상태를 나타낸 단면도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의한 어댑터식 유압인장너트에 텐셔너 장비를 적용한 상태를 나타낸 것으로서,
도 4a는 작동전의 상태를 나타낸 단면도이고,
도 4b는 작동상태를 나타낸 단면도이다.
도 5(a)(b)(c)는 본 발명의 텐셔너 장비를 이용한 볼트 조립과정을 도시한 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 구성을 실시예에 따라 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 의한 어댑터식 유압인장너트를 나타낸 분리사시도로서, 이에 도시된 바와 같이 본 발명은 체결대상물의 볼트에 직접 체결되는 너트 몸체(1)와, 상기 너트 몸체(1)의 하측에 체결되는 로크 와셔너트(3)와, 상기 너트 몸체(1)의 상부 외측에 끼워지는 캡(2)으로 구성된다.

상기 너트 몸체(1)는 상.하측에 테이퍼형 상측몸체부(11)와 상기 테이퍼형 상측몸체부(11)보다 작은 직경의 하측 몸체부(15)가 일체로 형성된 것으로서, 중앙부에 상.하로 관통한 볼트체결공(12)이 형성되고, 상기 볼트체결공(12)의 내측에는 볼트체결용 나사산(13)이 형성된 것이다. 또한 상기 테이퍼형 상측몸체부(11)의 외측면에 인장기체결용 나사산(14)이 형성되고, 하측 몸체부(15)의 외측면에는 너트체결용 나사산(15a)이 형성된다.

상기 로크 와셔너트(3)는 너트 몸체(1)의 하측 몸체부(15)에 형성된 너트체결용 나사산(15a)에 체결될 수 있도록 상측으로 개방된 형태로 너트몸체 삽입홈(31)을 가지며, 상기 너트몸체 삽입홈(31)의 내측면에는 너트 몸체(1)의 너트체결용 나사산(15a)에 체결되는 너트몸체체결용 나사산(33)이 형성되고, 너트몸체 삽입홈(31)의 하측에 볼트관통홀(32)을 갖는 와셔부(34)가 일체로 형성되며, 외측면에 다수의 핀홀(35)을 형성한 것이다. 그리고, 상기 캡(2)은 너트 몸체(1)의 테이퍼형 상측몸체부(11)의 외부에 씌워질 수 있도록 하측으로 개방된 마개 형태를 이루며, 내측면에는 테이퍼형 상측몸체부(11)에 대응되는 직경의 테이퍼(2a)를 갖는다.

도 3는 도 2의 결합상태를 나타낸 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이 본 발명은 먼저, 상측으로 개방된 로크 와셔너트(3)의 너트몸체 삽입홈(31)에 너트 몸체(1)의 하측 몸체부(15)를 삽입함과 동시에 하측 몸체부(15)의 외측면에 형성된 너트체결용 나사산(15a)에 상기 너트몸체 삽입홈(31)의 내측면에 형성된 너트몸체체결용 나사산(33)을 체결하여 로크 와셔너트(3)를 너트 몸체(1)의 하측 몸체부(15)에 결합한다.

그런 다음 체결대상물을 관통하여 상측으로 돌출된 기 조립된 볼트(100)의 너트(미도시됨)를 풀어 제거한 후, 로크 와셔너트(3)의 볼트 관통홀(32)을 상기 볼트(100)의 외측으로 삽입함과 동시에 너트 몸체(1)의 중앙부에 형성된 볼트체결공(12)의 볼트체결용 나사산(13)을 볼트(100)의 나사산에 체결하여 조립한다. 이때, 상기 로크 와셔너트(3)는 너트 몸체(1)의 테이퍼형 상측몸체부(11)의 밑면까지 체결됨과 아울러 너트 몸체(1)에 결합된 로크 와셔너트(3)는 체결대상물의 상면에 접하도록 상기 너트 몸체(1) 및 로크 와셔너트(3)를 기 조립된 볼트(100)에 조립한다. 여기서, 너트 몸체(1)의 외측에 끼워진 캡(2)은 결합상태를 나타내기 위해 도시한 것일 뿐 작업시에 너트 몸체(1)로부터 캡(2)를 분리하고, 작업이 완료된 후에 너트 몸체(1)의 상측에 다시 끼워 외부로부터 각종 먼지 및 이물질의 침투를 방지하게 된다.

한편, 상기 테이퍼형 상측몸체부(11)의 외측면에 형성된 인장기체결용 나사산(14)은 "A"부분 확대도에 도시된 바와 같이 하측 수직면(14b)에 대하여 상측으로 경사면(14a)이 형성된 일방향 치형의 나사산으로 형성된다. 이렇게 상기 인장기체결용 나사산을 피치가 조밀한 일방향 치형의 나사산으로 형성하게 되면, 후술되어질 인장기가 테이퍼형 상측몸체부(11)에 결합될 때 상기 테이퍼형 상측몸체부(11)가 테이퍼 형태로 형성됨에 따른 압착력과 함께 인장기체결용 나사산(14)의 수직면(14b)에 인장기의 나사산이 걸림에 따른 강한 고정력을 가질 수 있게 되기 때문에 기존에 볼트가 너트의 높이보다 1.5배 이상 돌출되지 않더라도 텐셔너를 이용해 볼트를 인장시킬 수 있는 적정 인장력을 가질 수 있게 되는 것이다.

그리고, 하측 몸체부(15)의 외측면에 형성된 너트체결용 나사산(15a)과 상기 너트체결용 나사산(15a)에 체결된 로크 와셔너트(3)의 너트몸체체결용 나사산(33)은 "B"부분 확대도에 도시된 바와 같이 양쪽 모서리 부분에 라운딩부(15b)를 갖는 사각 나사산으로 형성되는 것으로, 통상 사각 나사(square screw thread)는 축 방향 하중을 크게 받는 운동용 나사로 적합하며, 하중의 방향이 일정하지 않고 교번 하중의 경우에 효율을 좋게 하는데 사용된다. 따라서, 본 발명은 하측 몸체부(15)의 너트체결용 나사산(15a)과 로크 와셔너트(3)의 너트몸체체결용 나사산(33)을 피치가 조밀한 사각나사로 형성함에 따라 기 조립된 볼트에 대하여 안정적으로 큰 힘을 수용함은 물론 나사산의 각 모서리 부분에 라운딩부(15b)를 형성함으로써 안정성과 함께 진동 및 소음을 방지할 수 있는 장점을 갖게 된다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의한 어댑터식 유압인장너트에 텐셔너 장비를 적용한 상태를 나타낸 것으로서, 도 4a에 도시된 바와 같이 도 3에서 캡(2)을 분리한 상태에서 반력대(40)를 로크 와셔너트(3)가 체결된 너트 몸체(1)의 외측에 씌운다. 이때 상기 반력대(40)는 상부측으로 개방된 원통 형태로 형성되고 밑면이 볼트(100)로 체결된 제1 체결대상물(120) 및 제2 체결대상물(130) 상에 놓여진다.

이러한 상태에서 반력대(40) 위에 인장기(4)를 설치하게 되는데, 이때 상기 인장기(4)의 선단부(도면상은 하단부)에 구비된 인장기 체결부(43)의 내측면에 형성된 인장기 나사산(43a)을 너트 몸체(1)의 테이퍼형 상측몸체부(11) 외측면에 형성된 인장기체결용 나사산(14)에 체결되도록 설치한다. 상기 테이퍼형 상측몸체부(11) 외측면에 형성된 인장기체결용 나사산(14)은 하측 수직면(14b)에 대하여 상측 경사면(14a)을 이루는 일방향 치형의 나사산으로 형성한 것이므로 인장기(4)의 인장기 나사산(43a) 역시 상기 인장기체결용 나사산(14)에 대응되는 일방형 치형의 나사산으로 형성함은 당연하다.

이렇게 너트 몸체(1)에 인장기(4)가 체결된 후에는 인장기 본체(41)의 일측면에 형성된 유압입력포트(44)를 통하여 오일, 즉 유압을 공급하게 되고, 이 공급된 유압력에 의해 인장기 체결부(43)와 연결된 승강부(42)는 도 4b에 도시된 바와 같이 상측으로 이동하면서 인장기 체결부(43)에 결합된 너트 몸체(1) 및 로크 와셔너트(3)는 물론 상기 너트 몸체(1)에 체결된 기 조립된 볼트(100)도 함께 상측으로 인장시킬 수 있게 되는 것이다.

다음은 첨부된 도 5(a)(b)(c)를 참조하여 텐셔너 장비를 이용한 볼트 조립과정을 구체적으로 설명하기로 한다.

먼저, 너트의 높이보다 1.5배가 되지 않은 볼트(100)에 장착되어 있는 기존 너트(미도시됨)를 볼트(100)에서 풀어 제거한 후, 하부측에 로크 와셔너트(3)가 체결된 본 발명의 너트 몸체(1)를 상측 방향으로 돌출된 볼트(100)에 어댑터식으로 체결 및 연결한다. 그런 다음 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 텐셔너, 즉 인장기(4)를 설치한 후 인장기(4)를 이용하여 도 5(a)에 도시된 바와 같이 화살표 방향으로 인장시키게 된다.

이렇게 로크 와셔너트(3)가 체결된 너트 몸체(1)를 인장기(4)로 인장시키게 되면, 너트 몸체(1)에 체결된 볼트(100)도 함께 인장하게 되고, 도 5(b)에 도시된 바와 같이 너트 몸체(1)에 체결된 로크 와셔너트(3)와 볼트(100)에 의해서 결합된 제1 체결대상물(120) 및 제2 체결대상물(130)의 사이에 갭(G)이 발생하게 된다. 그리고 도 5(c)에 도시된 바와 같이 로크 와셔너트(3)의 측면에 형성된 핀홀(35)에 핀(P)을 꽂아 화살표 방향으로 로크 와셔너트(3)를 상기 제1 체결대상물(120)의 표면과 접촉될 때까지 회전시킨다. 이같이 로크 와셔너트(3)가 제1 체결대상물(120)의 표면에 접촉되어 조여지게 되면 너트 몸체(1)의 하측 몸체부(15)에 형성된 너트체결용 나사산(15a)과 로크 와셔너트(3)의 너트몸체체결용 나사산(33)에서 하중을 정확하게 유지하게 된다.

이렇게 로크 와셔너트(3)에 의한 로킹(Locking) 작업이 끝나면 유압식 인장기(4)에 가압되어 있는 유압력을 해제하고, 인장기(4)의 인장기 체결부(43)를 체결 반대방향으로 회전시켜 상기 인장기 체결부(43)의 인장기 나사산(43a)이 너트 몸체(1)의 테이퍼형 상측몸체부(11) 외측면에 형성된 인장기체결용 나사산(14)을 따라 분리 및 해체함으로써 일련의 볼트 체결 및 조립작업을 완료하게 되는 것이다.

이와같이 본 발명은 볼트가 너트의 높이보다 1.5배 이상 돌출되어 있지 않더라도 어댑터식으로 간단하게 볼트에 체결하여 텐셔너 장비를 이용한 볼트의 조립이 이루어질 수 있도록 함은 물론 볼트 체결을 위한 작업속도가 빠르고 작업의 간편성 및 효율성을 기할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 본 발명에 의한 어댑터식 유압인장너트를 구체적으로 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 바람직한 실시양태를 기재한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의해서 그 범위가 결정되어지고 한정되어진다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 명세서의 기재내용에 의한 다양한 변형 및 모방을 행할 수 있을 것이나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어난 것이 아님은 명백하다고 할 것이다.

1: 너트 몸체
11: 테이퍼형 상측몸체부 12: 볼트체결공
13: 볼트체결용 나사산 14: 인장기체결용 나사산
14a: 경사면 14b: 수직면
2: 캡 2a: 테이퍼
3: 로크 와셔너트
31: 너트몸체 삽입홈 32: 볼트관통홀
33: 너트몸체체결용 나사산 34: 와셔부
35: 핀홀 P: 핀
4: 인장기(tensioner)
40: 반력대 41: 인장기 본체
42: 승강부 43: 인장기 체결부
43a: 인장기 나사산 44: 유압입력포트

Claims (4)

1. 중앙부에 상.하로 관통되게 볼트체결용 나사산(13)을 갖는 볼트체결공(12)이 형성되고, 인장기체결용 나사산(14)이 외측에 형성된 테이퍼형 상측몸체부(11) 및, 너트체결용 나사산(15a)이 외측에 형성되고 테이퍼형 상측몸체부(11)보다 작은 직경으로 상기 테이퍼형 상측몸체부(11)의 하부측에 일체로 하측 몸체부(15)가 형성되며, 상기 테이퍼형 상측몸체부(11)의 상부 외측에 끼워지는 캡(2)을 더 포함하고, 상기 캡(2)은 내측면에 테이퍼형 상측몸체부(11)에 대응되는 테이퍼(2a)가 형성되며, 상기 테이퍼형 상측몸체부(11)의 외측에 형성된 인장기체결용 나사산(14)은 하측 수직면(14b)에 대하여 상측으로 경사면(14a)이 형성된 일방향 치형의 나사산으로 형성된 너트 몸체(1)와;
   상기 너트 몸체(1)의 하측 몸체부(15)에 형성된 너트체결용 나사산(15a)에 체결될 수 있도록 상측으로 개방된 형태로 너트몸체 삽입홈(31)이 형성됨과 동시에 너트몸체 삽입홈(31)의 내측면에 너트몸체체결용 나사산(33)이 형성되고, 너트몸체 삽입홈(31)의 하측에 볼트관통홀(32)을 갖는 와셔부(34)가 일체로 형성되며, 외측면에 다수의 핀홀(35)이 형성된 로크 와셔너트(3);로 구성되고,
   상기 하측 몸체부(15)의 너트체결용 나사산(15a) 및 로크 와셔너트(3)의 너트몸체체결용 나사산(33)은 양측 모서리부분에 라운딩부(15b)를 갖는 사각 나사산으로 형성된 것을 특징으로 한 어댑터식 유압인장너트.
   
   
   
   
   
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