KR101191910B1 - 사출성형을 이용한 플라스틱 암나사 커넥터 - Google Patents

사출성형을 이용한 플라스틱 암나사 커넥터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유체 이송용 배관을 연결하는데 사용되는 배관용 커넥터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고가의 금속제로 이루어진 종래의 나사식 커넥터를 플라스틱 사출성형품으로 대체함으로써 제조 단가를 감소시킬 수 있는 사출성형을 이용한 플라스틱 암나사 커넥터에 관한 것이다.
본 발명에 따른 사출성형을 이용한 플라스틱 암나사 커넥터에 의하면 배관 연결용 커넥터를 사출성형을 통해 플라스틱 재질로 제조함으로써 대량 생산이 가능하여 그 제조 단가를 획기적으로 절감시킬 수 있는 장점이 있다. 또한 커넥터의 재질이 플라스틱이므로 고 압력에 대한 내구성, 사용되는 유체에 대한 내부식성 및 내마모성이 우수한 장점이 있다.

Description

사출성형을 이용한 플라스틱 암나사 커넥터{Plastic female screw connector using an injection moulding}
본 발명은 유체 이송용 배관을 연결하는데 사용되는 배관용 커넥터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고가의 금속제로 이루어진 종래의 나사식 커넥터를 플라스틱 사출성형품으로 대체함으로써 제조 단가를 감소시킬 수 있는 사출성형을 이용한 플라스틱 암나사 커넥터에 관한 것이다.
일반적으로 유체를 운반하는 방법 가운데 가장 널리 사용되고 있는 것이 단위 파이프를 서로 연결한 후 유체에 압력을 가함으로써 먼 곳으로 이송하는 것이다.
이러한 배관용 파이프를 연결하는 방법으로는 용접이나 플랜지 연결 등의 방법이 사용된다. 그 중에서 에어컨 등의 공조기용 동 파이프를 연결하는데 있어서는 이음부에 나사산이 형성된 커넥터를 사용하는 것이 일반적이다.
이와 같이 XL 파이프나 공조기용 배관을 연결함에 있어서 종래에는 배관의 일부에 임의로 나사를 형성하여 배관을 돌려 조립하는 방식을 사용하였다. 그러나 이러한 형태의 커넥터의 경우 고 압력이나 고 수압 등에 매우 취약한 문제가 있었다. 또한 배관 연결을 위한 작업 장소가 협소한 경우에는 배관을 돌려가며 작업하는 것이 불가능한 경우도 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 배관을 회전시키지 않고도 양쪽의 배관을 연결시킬 수 있도록 회전이음부를 갖는 나사식 커넥터에 대한 연구가 진행되어 왔다.
도 1은 종래기술에 따른 금속제 나사식 커넥터의 결합관계를 나타내는 분해사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래기술에 따른 금속제 나사식 커넥터(1)는 본체부(10)와, 회전이음부(20) 조임부(30) 및 고정이음부(40)의 결합으로 구성된다.
상기 본체부(10)는 6각볼트머리부(11)를 기준으로 일측으로 돌출부(12)가 형성되고, 타측으로 요철형상의 대외경나사부(13)와 그 대외경나사부(13)와 상이한 외경의 소외경나사부(14)가 일체로 형성되는 것으로, 상기 돌출부(12)는 상기 회전이음부(20)와 압착 결합되는 부분이며, 상기 소외경나사부(14)는 파이프의 내경으로 삽입되어 파이프를 파고들어 결합되는 부분이다. 그리고, 상기 대외경나사부(13)는 상기 고정이음부(40)와 나사결합되는 부분이다.
상기 회전이음부(20)는 본체부(10)의 돌출부(12)와 결합될 수 있도록 내측면에 홈 형상의 회전유도부(미도시)가 형성되어본체부(10)와 결합되어 회전 가능하도록 구성되고, 그 회전유도부의 반대방향으로 내측에 요철 형상의 나사부가 형성된다.
상기 조임부(30)는 상기 소외경나사부(14)에 결합되는 파이프의 외부에 위치하여 커넥터에 결합된 파이프를 다시 한 번 조여 줌으로써 커넥터와 파이프와의 견고한 결합을 유지할 수 있도록 한다.
그리고, 상기 고정이음부(40)는 상기 대외경나사부(13)와 결합되어 커넥터(1)가 구성되고, 회전이음부(20)의 회전기능에 의해 축과 파이프의 상호 연결 또는 파이프와 파이프의 상호 연결이 꼬임이 없이 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.
그러나 이러한 종래 기술에 따른 나사식 커넥터는 동 또는 스테인레스 등의 금속 재질로 제조됨으로써 그 가격이 고가인 단점이 있다.
한편, 냉난방용 공조기에서는 일반적인 배관 파이프가 사용되는 상황보다 고온 및 고압이 작용한다. 또한 일반 배관에 사용되는 물과 같은 유체가 아닌, 기화 및 압축이 쉽고 화학반응성이 매우 높은 오일과 개스가 동일 상에서 혼재하는 용매가 많이 사용된다.
이러한 조건하에서 금속제의 커넥터를 사용하는 경우 금속의 수축 팽창성으로 인해 기밀(sealing) 유지가 어렵고, 사용되는 냉매의 특성에 따라 커넥터 부분의 부식으로 인해 유체의 흐름을 방해하거나 압력 부하를 일으키는 등 냉매에 대한 내화학성 및 내마모성이 떨어지는 단점이 있었다.
본 발명이 해결하려는 기술적과제는, 금속 재질의 나사식 커넥터를 사출성형을 이용하여 플라스틱 재질로 제조함으로써 배관 파이프의 연결 작업을 용이하게 하고 그 제조 단가를 획기적으로 절감시킬 수 있는 사출성형을 이용한 플라스틱 암나사 커넥터를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 사출성형을 이용한 플라스틱 암나사 커넥터는, 몸통부를 기준으로 일측으로 제1외경나사부가 형성되고, 타측으로 돌출부가 일체로 형성되어 있으며, 내부에 유체 이동통로가 형성되어 있는 제1본체부; 일측에 볼트머리부가 형성되어 상기 제1본체부의 몸통부의 외부 둘레에 삽입되어 결합되며, 타측에 상기 제1외경나사부보다 큰 외경의 제2외경나사부가 일체로 형성되어 있는 제2본체부; 너트 형상을 가지며, 상기 제1본체부의 돌출부와 결합될 수 있도록 내부의 제1측면에 홈 형상의 회전유도부가 형성되어 제1본체부와 결합되고, 내부의 제2측면에 제1내경나사부가 형성되며, 회전 가능하도록 형성된 회전이음부; 및 너트 형상을 가지며, 일측에 제2내경나사부가 형성되어 상기 제2외경나사부와 결합되고, 타측에 파이프가 결합되는 고정이음부를 구비하고, 상기 제1본체부, 제2본체부, 회전이음부 및 고정이음부는 플라스틱 재질로 사출성형을 통해 제조된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 사출성형을 이용한 플라스틱 암나사 커넥터에 의하면 배관 연결용 커넥터를 사출성형을 통해 플라스틱 재질로 제조함으로써 대량 생산이 가능하여 그 제조 단가를 획기적으로 절감시킬 수 있는 장점이 있다.
또한 커넥터의 재질이 플라스틱이므로 고 압력에 대한 내구성, 사용되는 유체에 대한 내부식성 및 내마모성이 우수한 장점이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 금속제 나사식 커넥터의 결합관계를 나타내는 분해사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 사출성형을 이용한 플라스틱 암나사 커넥터의 결합관계를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 사출성형을 이용한 플라스틱 암나사 커넥터의 결합상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 사출성형을 이용한 플라스틱 암나사 커넥터의 나사부의 나사 종류에 따른 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 사출성형을 이용한 플라스틱 암나사 커넥터의 결합관계를 나타내는 분해 사시도이다. 도 3은 본 발명에 따른 사출성형을 이용한 플라스틱 암나사 커넥터의 결합상태를 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3의 단면도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 사출성형을 이용한 플라스틱 암나사 커넥터(200)는 제1본체부(210)와, 제2본체부(220), 회전이음부(230) 및 고정이음부(240)를 구비한다.
본 발명에 따른 사출성형을 이용한 플라스틱 암나사 커넥터(200)의 구성 부품, 즉 제1본체부(210)와, 제2본체부(220), 회전이음부(230) 및 고정이음부(240)는 고분자 폴리머 구조의 플라스틱 소재를 이용하여 사출 성형을 통해 제조된다.
본 발명은 상기한 냉난방용 공조기와 같은 조건하에서 고온 및 고압에 견디고 화학적 반응성이 높은 작동유체에 대해 화학적 반응을 일으키지 않거나 반응기를 공유할 라디칼을 가지고 있지 아니한 고분자 폴리머 구조의 플라스틱 소재를 이용하여 사출성형을 통해 커넥터를 제조하는 것을 핵심적인 특징으로 한다.
즉, 본 발명에 따른 사출성형을 이용한 플라스틱 암나사 커넥터는 고온(60℃), 고압(100㎏f/㎠)하에 개스(gas), 오일(oil), 졸(sol) 및 겔(gel)이 혼재하는 조건에서 케미칼 크랙이 발생하지 않고 고분자구조의 내구성 및 기계적 특성이 저하되지 않는 폴리머구조를 가진 플라스틱 소재의 부품을 사용하였다.
이와 같이 본 발명은 종래의 금속제 부품을 고분자폴리머 구조의 플라스틱 재질로 대체하는 것을 특징으로 하고 있으며 이러한 특성으로 인해 그 부품의 구성도 달리 하였다.
금속 재질의 부품은 가공 시에 압착이나, 굴곡 및 휨의 형태로 그 변형이 가능하다. 그러나 본 발명에 따른 플라스틱 소재의 경우 금속처럼 압착이나, 굴곡 및 휨의 형태로 변형이 곤란하다.
또한 도 1에 도시된 본체부(10)와 같은 구조를 사출성형을 통해 제조하는 것은 매우 어렵다. 따라서 본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같이 본체부의 구성을 제1본체부(210)와 제2본체부(220)로 분리하여 사출성형을 통해 제조하였다.
상기 제1본체부(210)는 몸통부(211)를 기준으로 일측으로 제1외경나사부(212)가 형성되고, 타측으로 돌출부(213)가 일체로 형성되어 있으며, 내부에 유체 이동통로(214)가 형성되어 있다.
상기 제2본체부(220)는 일측에 볼트머리부(221)가 형성되어 상기 제1본체부(210)의 몸통부(211)의 외부 둘레에 삽입되어 결합되며, 타측에 상기 제1외경나사부(212)보다 큰 외경의 제2외경나사부(222)가 일체로 형성되어 있다.
한편 제2본체부(220)의 내부에는 상기 제1본체부(210)가 삽입되어 제1본체부(210)와 제2본체부(220)가 결합할 수 있도록 홀(223)이 형성되어 있다. 이때 상기 홀(223)은 상기 제1본체부(210)의 몸통부(211)의 외경과 동일한 형상을 갖고, 상기 몸통부(211)가 삽입되어 결합될 수 있도록 상기 몸통부(211)의 외경보다 약간 크게 형성하는 것이 바람직하다.
상기 제1본체부(210)의 몸통부(211)의 외경은 사각형, 육각형 또는 팔각형 등의 다각형으로 형성함으로써 상기 제1본체부(210) 및 제2본체부(220)와의 결합을 견고하게 할 수 있다.
상기 회전이음부(230)는 너트 형상을 가지며, 상기 제1본체부(210)의 돌출부(213)와 결합될 수 있도록 내부의 제1측면에 홈 형상의 회전유도부(231)가 형성되어 제1본체부(210)와 결합된다. 또한 내부의 제2측면에는 제1내경나사부(232)가 형성된다. 이때 상기 회전이음부(230)는 파이프 연결 시 회전이 가능하도록 형성된다.
상기 고정이음부(240)는 너트 형상을 가지며, 일측에 제2내경나사부(241)가 형성되어 상기 제2외경나사부(222)와 결합되고, 타측에는 파이프가 결합된다.
상기한 제1본체부(210), 제2본체부(220), 회전이음부(230) 및 고정이음부(240)는 플라스틱 재질로 사출성형을 통해 제조된다.
상기 플라스틱 재질의 부품은 벤젠을 베이스로 하는 열가소성소재에 유황원자를 결합한 후 그래프팅(grafting) 가교화시켜 제조된다.
상기 제조된 플라스틱 소재의 부품은 0.2%의 낮은 성형수축성을 나타내었으며, 이는 온도변화에 따른 금속의 수축성보다 더 안정적인 보전성을 가지는 것이다.
상기 소재를 사출성형한 후 200℃ 내지 250℃에서 4 내지 6시간 동안 어닐링을 진행하였을 때 열변형 온도가 300℃ 이상을 유지하였고 경도는 120 이상으로 나타났다. 이로서 본 발명에 따른 플라스틱 소재의 부품은 내열성이 우수하며 나이프로 커팅되지 않을 정도의 경도를 가짐을 알 수 있다.
이러한 특성을 갖는 플라스틱 소재의 부품은 에어컨 공조기에 사용되는 작동용매에 대한 내약품성이 우수하고 강성이 크며, 고온에서도 기계적 성질이 저하되지 않는다.
한편, 본 발명에 따른 사출성형을 이용한 플라스틱 암나사 커넥터에 있어서, 상기 제1외경나사부(212)에 결합된 상기 파이프의 결합을 견고히 하기 위해 상기 제1외경나사부(212)에 연결되는 상기 파이프의 외부 둘레에 결합되는 조임부(미도시)를 더 구비할 수도 있다.
본 발명에 따른 사출성형을 이용한 플라스틱 암나사 커넥터는 다음과 같은 순서에 따라 결합된다.
먼저, 상기 제1본체부(210)의 제1외경나사부(212)를 상기 회전이음부(230)의 제1내경나사부(232) 방향으로 삽입하여 상기 돌출부(213)가 상기 회전이음부(230)의 회전유도부(231)에 결합되도록 한다.
이후, 상기 제2본체부(220)의 볼트머리부(221)를 상기 제1본체부(210)의 제1외경나사부(212) 방향으로 삽입하여 상기 제1본체부(210)와 결합하고, 접착제를 이용하여 상기 제2본체부(220)와 상기 제1본체부(210)를 접착시킨다.
마지막으로, 상기 고정이음부(240)의 제2내경나사부(241)와 상기 제2본체부(220)의 제2외경나사부(222)를 나사결합 시킴으로써 상기 고정이음부(240)와 상기 제2본체부(220)를 결합시킨다.
상기 제2본체부(220)의 볼트머리부(221), 회전이음부(230) 및 고정이음부(240)의 외부는 파이프 연결 작업을 용이하게 수행할 수 있도록 사각형, 육각형 또는 팔각형 등 다각형의 형상을 갖도록 하는 것이 바람직하다.
상기 살펴본 바와 같이 본 발명은 종래의 금속제 커넥터의 문제점을 해결하기 위하여 고분자 폴리머 구조의 플라스틱 재질을 이용하여 사출성형을 통해 커넥터를 제조하였으며 플라스틱 재질의 특성을 고려하여 본체부를 제1본체부와 제2본체부로 분리하는 구성을 핵심적인 특징으로 한다.
도 5는 본 발명에 따른 사출성형을 이용한 플라스틱 암나사 커넥터의 나사부의 나사 종류에 따른 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이 상기 제1외경나사부(212), 제2외경나사부(222), 제1내경나사부(232) 및 제2내경나사부(241)는 사다리꼴나사(1a), 사각나사(1b), 둥근나사(1c) 및 톱니나사(1d) 중에서 선택되는 어느 하나의 나사로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 사다리꼴나사(1a)는 나사산의 각도(θ)가 29 ~ 61ㅀ이고, 둥근나사(1c)는 나사산의 각도(θ)가 29 ~ 31ㅀ이며, 톱니나사(1d)는 나사산의 각도(θ)가 39 ~ 46ㅀ 인 것이 바람직하다.
또한 상기 사다리꼴나사(1a), 사각나사(1b), 둥근나사(1c) 및 톱니나사(1d)의 골과 골 사이의 거리(l) 및 높이(h)는 0.25 내지 6mm인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 나사산(screw thread)의 각도(θ)는 수나사 또는 암나사의 표면에 돌출된 균일한 단면의 나선형 산등성이의 각도를 말하는 것으로, 상기에서 제시된 사다리꼴나사(1a), 사각나사(1b), 둥근나사(1c), 톱니나사(1d)의 나사산의 각도 범위를 유지할 경우 맞물림 상태가 좋아지므로, 상기 각도 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 골과 골사이의 거리(ℓ) 및 높이(h)는 0.25 ~ 6mm를 벗어나는 경우 맞물림 상태가 양호하지 않거나, 또는 가공이 용이하지 않으므로, 상기 골과 골사이의 거리(ℓ) 및 높이(h)는 0.25 ~ 6mm를 유지하는 것이 바람직하다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (8)

  1. 배관 연결을 위한 커넥터에 있어서
    몸통부를 기준으로 일측으로 제1외경나사부가 형성되고, 타측으로 돌출부가 일체로 형성되어 있으며, 내부에 유체 이동통로가 형성되어 있는 제1본체부;
    일측에 볼트머리부가 형성되어 상기 제1본체부의 몸통부의 외부 둘레에 삽입되어 결합되며, 타측에 상기 제1외경나사부보다 큰 외경의 제2외경나사부가 일체로 형성되어 있는 제2본체부;
    너트 형상을 가지며, 상기 제1본체부의 돌출부와 결합될 수 있도록 내부의 제1측면에 홈 형상의 회전유도부가 형성되어 제1본체부와 결합되고, 내부의 제2측면에 제1내경나사부가 형성되며, 회전 가능하도록 형성된 회전이음부; 및
    너트 형상을 가지며, 일측에 제2내경나사부가 형성되어 상기 제2외경나사부와 결합되고, 타측에 파이프가 결합되는 고정이음부를 구비하고,
    상기 제1본체부, 제2본체부, 회전이음부 및 고정이음부는,
    벤젠을 원료로 하는 열가소성수지에 유황 원자를 결합한 후 가교화 및 어닐링 중 적어도 하나의 과정을 통해 제조된 고분자 폴리머 구조의 플라스틱을 사출성형하여 형성된 것을 특징으로 하는 사출성형을 이용한 플라스틱 암나사 커넥터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1외경나사부에 연결되는 상기 파이프의 외부 둘레에 결합되어 상기 제1외경나사부에 결합된 상기 파이프를 조여주는 조임부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 사출성형을 이용한 플라스틱 암나사 커넥터.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제2본체부는
    그 내부에 상기 제1본체부의 몸통부의 외경과 동일한 형상을 갖고, 상기 몸통부가 삽입되어 결합될 수 있을 정도의 크기를 갖는 홀(hole)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 사출성형을 이용한 플라스틱 암나사 커넥터.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 사출성형을 이용한 플라스틱 암나사 커넥터는
    상기 제1본체부의 제1외경나사부를 상기 회전이음부의 제1내경나사부 방향으로 삽입하여 상기 돌출부가 상기 회전유도부에 결합되도록 하고,
    상기 제2본체부의 볼트머리부를 상기 제1본체부의 제1외경나사부 방향으로 삽입하여 상기 제1본체부와 결합한 후 상기 제2본체부와 상기 제1본체부를 접착시키고,
    상기 고정이음부의 제2내경나사부와 상기 제2본체부의 제2외경나사부를 연결하여 상기 고정이음부와 상기 제2본체부를 결합함으로써 형성된 것을 특징으로 하는 사출성형을 이용한 플라스틱 암나사 커넥터.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제2본체부의 볼트머리부, 회전이음부 및 고정이음부의 외부는 다각형의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 사출성형을 이용한 플라스틱 암나사 커넥터.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제1 내지 제2내경나사부, 제1 내지 제2외경나사부는
    사다리꼴나사, 사각나사, 둥근나사 및 톱니나사 중에서 선택되는 어느 하나의 나사로 이루어진 것을 특징으로 하는 사출성형을 이용한 플라스틱 암나사 커넥터.
KR20100072980A 2010-07-28 2010-07-28 사출성형을 이용한 플라스틱 암나사 커넥터 KR101191910B1 (ko)

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