KR101377807B1 - 파이프 연결을 위한 연결 장치 - Google Patents

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Abstract

연결 장치는 하나의 실린더형 파이프(10) 또는 파이프 섹션을 하나의 연접체(連接體)(20)에 연결시켜주는 장치이다. 연접체(20)는 전면(前面)(24)에서부터 시작되는 제1의 원뿔형 홈(bore)(23), 원뿔형 홈(23)에 접하며 파이프(10) 수용을 위하여 구비된 제1의 실린더형 홈(21), 제1의 실린더형 홈(21)에 접하며 지름의 크기는 보다 작은 제2의 실린더형 홈(22)을 구비한다. 커버너트(30)는 파이프(10) 또는 파이프 섹션을 위한 홈(31)을 구비한다. 또한 커버너트(30)를 연접체(20)의 반대방향 나삿니(28)에 나사고정(screw) 시켜주는 나삿니(38)를 구비하며, 연접체(20)의 원뿔형 홈(23)과 반대방향으로 좁아지는 원뿔형 홈(33)을 구비한다. 연결 장치는 제1의 원추부(taper section)(43)를 구비한 커팅링(40)도 포함한다. 원추부(43)는 커버너트(30)의 원뿔형 홈(33) 내부에 위치한다. 커팅링(40)은 파이프(10) 또는 파이프 섹션의 관통을 위한 홈(46)을 구비하며, 방사방향으로 감싸는 커팅에지(41, 42)를 적어도 하나 구비하는데 이 커팅에지는 파이프(10) 또는 파이프 섹션에 면해 있다. 중간링은 파이프(10) 또는 파이프 섹션을 위한 홈(51)을 구비한다. 중간링(50)은 커팅링(40)과 연접체(20) 사이에 배치되어 있다. 중간링(50)은 원뿔형 홈(43)을 구비하며, 이 홈에 커팅링(40)의 제2의 원추부(44)가 가압된다. 커팅링(40)은 파이프(10)의 축에 평행하게 절개되어 있다(절개부(47)).

Description

파이프 연결을 위한 연결 장치{CONNECTING ARRANGEMENT FOR A PIPE UNION}
본 발명은 하나의 실린더형 파이프 또는 파이프 섹션을 하나의 연접체에 연결시켜주는 연결 장치에 관한 것으로, 전면에서 시작되는 제1의 원뿔형 홈과 이 원뿔형 홈에 접하며 파이프 수용을 위하여 구비된 제1의 실린더형 홈과 이 실린더형 홈에 접하며 지름의 크기는 보다 작은 제2의 실린더형 홈을 구비하는 연접체, 파이프 또는 파이프 섹션을 위한 홈을 구비하는 커버너트로 커버너트를 연접체의 반대방향 나삿니에 나사 고정시켜 주는 나삿니를 구비하며 연접체의 원뿔형 홈과 반대방향으로 좁아지는 원뿔형 홈을 구비하는 커버너트, 커버너트의 원뿔형 홈에 위치하는 제1의 원추부를 구비하며 파이프 또는 파이프 섹션의 관통을 위한 홈을 구비하며 파이프 또는 파이프 섹션에 면해있는 방사방향으로의 커팅에지를 적어도 하나 구비하는 커팅링, 파이프 또는 파이프 섹션을 위한 홈을 구비하며 커팅링과 연접체 사이에 배치되어 있으며 원뿔형 홈이 있어 이 홈에 커팅링의 제2의 원추부가 가압되는 중간링으로 구성되는 연결 장치에 관한 것이다.
이와 같은 연결 장치는 파이프 연결을 가능케 한다. 특히 금속 소재의 파이프관을 파이프관을 위한 수용구를 구비한 연접부에 연결시켜 준다. 연접부와 나사고정 가능한 커버너트는 연결 시 회전 가능하며 그 결과 커버너트와 연접부 사이에 위치하는 커팅링에 대하여 축방향운동을 한다. 다양한 원뿔형 홈 그리고 그 홈에 위치하는 대상을 배치함으로써 커버너트를 조일 때 커팅에지를 구비한 커팅링에 대한 축방향운동은 안쪽으로 향하는 방사방향으로의 변형이 영역별로 일어나게끔 전달된다. 그러면 커팅모서리가 노치효과(notch effect)에 의하여 파이프 소재에 물리게 된다.
이러한 원리는 예를 들어 DE 196 37 129 C2 또는 EP 0 863 354 B1에 이미 공개된 바 있다. 이 원리와 기타 원리들은 현장에서 실질적으로 많이 적용되고 있다.
여기에서 상호 유동적인 소(小)인자들이자 연결대상인 파이프를 링형태로 감싸는 이 인자들이 다수 존재한다는 점 때문에 다양한 방향전환운동을 보장하기 위하여 상대적으로 많은 힘을 들여야 한다는 것이 문제다.
따라서, 본 발명의 과제는 사용자에게 기존 장치와 동일한 안정성과 기능을 보장하면서 사용자가 보다 적은 양의 힘을 들여 나사고정시킬 수 있는 파이프 연결 장치를 제공하는 것이다.
이 과제는 커팅링이 파이프의 축에 평행하게 절개되어 있는 형태의 연결 장치를 통해 달성된다.
상기 방법을 통해 목표는 놀랍게 달성된다. 커팅링은 절개되지만 기능은 전혀 손실되지 않는다. 절개된 커팅링은 여전히 링 주위로 커팅에지를 구비하며, 이 커팅에지는 노치효과에 의하여 파이프의 외부표면에 물린다. 절개부에는 아무런 변화가 생기지 않는다. 반면 커팅링은 방사방향으로 현저하게 쉽게 변형될 수 있게 된다. 커팅링은 가해지는 힘이나 운동에 대하여 쉽게 말해 거의 아무런 저항을 발생시키지 않는다. 이는 연결 장치를 장착할 시 즉, 연접체의 나삿니에 커버너트를 나사고정 시킬 시 사용자는 현저히 적은 힘만 들이면 된다는 것을 의미한다.
절개된 커팅링의 효과를 보다 잘 활용하기 위해 다양한 각도에 대한 특정 수치가 무엇보다 실용적임이 밝혀졌다.
그 결과 커팅링의 제2의 원추부의 원추각과 중간링의 원뿔형 홈의 원뿔각이 각기 20°를 초과하는 값, 특히 약 30° (±5°)가 선호된다.
특히 그 결과 보다 섬세한 방사방향으로의 물림이 가능해진다. 커버너트를 나사고정 시킬 때 커팅링의 커팅에지가 파이프의 외부표면에 물리게 하기 위하여 축방향으로의 힘을 방사방향으로의 힘으로 전환되는 일은 현저히 섬세하게 일어난다.
기존에는 커팅링의 제2의 워추부의 원추각이 대개 12°였다. 본 발명에 입각한 커팅링의 경우 상기 기술한 특성 때문에 원추각이 30° 정도 된다. 이는 본 발명에 입각한 연결 장치를 기존 장치와 동일하게 축방향으로 결합시킬 때 기존 장치를 결합시킬 때보다 커팅링이 파이프 외부표면에 더 깊게 물리며 그로 인해 보다 안정적인 결합이 이뤄진다는 것은 의미한다. 본 발명에 입각한 장치에 의한 결합은 기존 기술을 적용한 장치에 비해 2.8배 강하다고 볼 수 있다.
구체적인 수치를 적용한 예를 통해 살펴보면, 예컨대 장치를 축방향으로 1mm 결합시킬 때 기존의 방식대로 원추부각이 12°이면 방사방향으로 물리는 거리가 0.21mm가 되지만, 본 발명에 입각하여 원추부각이 30°이면 방사방향으로 물리는 거리가 0.57mm가 된다.
본 발명에 입각한 원리를 실현한 장치의 경우 커팅링의 원추부각이 크기 때문에 커팅링의 원추부각이 작았던 기존 장치에 비해 커팅링이 방사방향으로 보다 잘 변형됨을 예상할 수 있다. 따라서 본 발명에 입각한 장치의 커팅링은 파이프 소재에 보다 잘 물리게 된다.
커팅링의 물림이 보다 정확하고 안정적이므로 커팅링의 오차 역시 효율적으로 상쇄된다. 예를 들어 커팅링의 지름오차는 보다 큰 결함허용성을 갖게 되므로 전체적인 효과 면에서 보다 높은 안정성이 보장된다.
커팅링이 방사방향으로 명백하게 더 잘 물리게 되는 특징 때문에 지름오차뿐 아니라 커팅에지굴림 역시 보다 큰 결함허용성과 안전성을 갖게 된다.
중간링이 물림제한면을 구비하며, 커팅링이 중간링과 이웃하는 면에 물림제한면에와 대응하는 받침면을 구비하며, 이 물림제한면과 중간링의 원뿔형 홈이 만나 하나의 각을 형성하는 것 역시 선호된다.
본 발명에 입각한 원리에 따른 장치는 또 다른 장점이 있다. 중간링의 특수한 배치는 물림과 고정 기능을 중간링의 또 다른 선호되는 기능인 봉인 기능으로부터 분리시켜준다.
이는 선호적으로 중간링이 유연한 개스켓요소를 구비하며, 이 유연한 개스켓요소가 파이프의 벽면과 중간링과 연접체의 원뿔형 홈 사이에서 파이프를 감싸듯 배치되어 있기 때문에 가능하다.
이는 특히 선호적으로 유연한 개스켓요소가 파이프 외부에 인접하는 중간링에 의해 커팅링으로부터 분리되어 있을 때 유효하다.
그 외에도 장치 조립 완료 후 커팅링의 받침면이 중간링의 물림제한면에 접하게 되고 커팅에지를 지탱하는 면이 파이프의 외부표면에 접하게 될 정도로 커팅링과 중간링의 크기가 큰 것이 선호된다.
이때 커팅링이 중간링 위에 놓이게 되면 그것이 조립 완료를 알리는 명백한 신호로 간주되기 때문이다. 이러한 방식으로 커팅링을 지나치게 끼워 넣는 과조립이 방지된다.
종합적으로 커버너트와 커팅링의 축방향으로의 결합은 본 발명의 원리에 의해 가장 이상적으로 방사방향으로의 결합으로 변하게 된다. 커팅링의 물림은 현저하게 개선된다. 이는 이상적인 각의 설정을 통해 지원된다.
그 외 커팅에지굴림이 또한 선호된다. 커팅에지굴림이 구비 될 시 파이프가 찢겨져 나올 위험 즉, 큰 힘이 가해짐으로 인해 원치 않게 연결 장치의 결합이 해제될 위험이 줄어든다. 이러한 해제가 일어날 경우 모든 힘을 커팅에지가 흡수한다는 점을 유념해야 한다.
본 발명에 의하면, 사용자에게 기존 장치와 동일한 안정성과 기능을 보장하면서 사용자가 보다 적은 양의 힘을 들여 나사고정시킬 수 있는 파이프 연결 장치를 얻을 수 있다.
이하에서는 본 발명에 입각한 한 실시예가 도면에 입각하여 기술된다.
도 1은 본 발명에 입각한 한 실시예로서의 연결 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 일부분을 확대한 도면이다.
도 3은 본 발명에 입각한 커팅링의 평면도이다.
도 4는 도 3의 커팅링의 투시도이다.
도 1에는 하나의 파이프(10)와 하나의 연접체(20)의 연결이 자세히 도시된다. 파이프(10)는 실린더형태다. 도 1에서는 예로 파이프(10)의 아래쪽 끝을 도시하는데, 이 끝은 명백히 더 길 수도 있고 파이프관장치의 일부분일 수도 있다.
이 파이프(10)는 연접체(20)에 끼워 결합하게 된다. 연접체(20)는 이를 위하여 파이프(10)를 끼워 넣을 수 있는 정확한 규격을 갖는 제1의 실린더형 홈(21)을 구비한다. 또한, 보다 작은 지름을 갖는 제2의 홈(22)도 구비한다. 제2의 홈(22)은 연접체(20)의 안 쪽 방향으로 제1의 홈을 연장한다. 결과적으로 파이프(10)의 내부에 존재하는 매체는 제2의 홈(22) 안으로 이동하여 그곳에서 다음 장소로 보내질 수 있게 된다.
이때 파이프(10)는 제1의 홈(21)과 제2의 홈(22)을 분리시켜주는 전면(25)에 의해 지탱된다.
또 다른 전면(24)이 연접체(20)의 외부표면으로 존재한다. 이때 제1의 바깥쪽에 위치한 실린더형 홈(21)이 전면(24) 방향으로 개방되는 원뿔형 홈(23)으로 연장된다.
연접체(20)는 그 외에도 나삿니(28)를 구비하고 있으며, 이 나삿니(28)는 반대 방향으로 난 나삿니(38)와의 나사결합에 사용되는데 이와 관련하여서는 이하에서 보다 상세히 기술된다.
연접체(20)의 나삿니(28)에 반대 방향으로 난 나삿니(38)를 갖는 커버너트(30)를 나사고정 시킬 수 있다. 커버너트(30)는 파이프(10)가 통과하는 홈(31)을 구비한다. 홈(31)과 나삿니(38) 사이에는 홈이 커버너트(30)를 통하여 원뿔형 홈(33)으로서 연접체(20)로 연장되는 섹션이 존재한다.
연접체(20)와 커버너트(30) 사이에 커팅링(40)이 구비되어 있다. 이 커팅링(40)은 도시되어 있는 실시예의 경우 각기 파이프(10)의 외부표면 방향으로 향하는 두 개의 감싸는 커팅에지(41, 42)를 구비한다. 커팅링(40)은 커팅링의 한 홈(46)을 통과하는 파이프(10)를 감싼다.
커팅링(40)은 그 외에도 커버너트(30)와 마주보며 조립 시 커버너트(30)의 원뿔형 홈(33) 안에 위치하는 제1의 원추부(43)를 구비한다.
커팅링(40)은 그 외에도 제1의 원추부(43)와 반대 방향으로 좁아지는 제2의 원추부(44)를 구비한다.
커팅링(40)과 연접체(20) 사이에 중간링(50)이 배치되어 있다. 이 중간링(50) 역시 파이프(10)를 위한 홈(51)을 구비하며 파이프(10)를 감싼다. 중간링(50)은 어댑터요소 또는 홀딩링이라고 할 수도 있다.
이 중간링(50)은 감싸는 지지면(52)을 구비하며 중간링(50)이 연접체(20) 위에 놓일 때 이 지지면(52)이 연접체(20)의 전면(24)과 면하게 된다.
중간링(50)은 또한 지지면(52) 반대쪽 면에는 원뿔형 홈(53)을 구비한다. 이 원뿔형 홈(53) 안에 커팅링(40)의 제2의 원추부(44)가 위치한다.
이 원뿔형 홈(53)은 중간링(50)의 홈(51)과 이웃하는 중간링(50)의 물림제한면(54)과 면하며 이 물림제한면(54)으로 연장된다.
이 물림제한면(54)과 마주보는 위치에 처음에는 물림제한면(54)과 일정 간격을 유지하는 커팅링(40)의 받침면(45)이 있다.
중간링(50)은 그 외에도 유연한 개스켓요소(60)를 구비한다. 이 유연한 개스켓요소(60)는 파이프(10)의 외곽 벽면과 연접체(20)의 원뿔형 홈(23)과 중간링(50)의 지지장치 사이에 위치한다. 중간링(50) 역시 파이프(10)의 외곽 벽면에 면하기 때문에 파이프(10)를 감싸는 유연한 개스켓요소(60) 역시 커팅링(40)과 지속적으로 기계적으로 분리된다.
도 2의 세부 도면 B에 도시된 확대 도면은 무엇보다 원뿔형 홈들의 각과 개별 요소들 간 대략적인 상대적 크기가 도시된다.
이 도면에서는 특히 파이프(10)의 벽면 및 서로 연결되는 연접체(20), 유연한 개스켓요소(60)를 구비한 중간링(50), 커팅링(40), 그 위쪽으로 커버너트(30)의 영역들을 확인할 수 있다.
커팅링(40)은 특히 도 3의 평면도에 명확하게 도시된다. 이 도면을 통해 커팅링(40)이 전체적으로 닫힌 상태로 홈(46)을 감싸는 링이 아니라 절개부(47)를 구비하는 링이라는 사실을 확인할 수 있다. 이 특성으로 인하여 커팅링(40)은 파이프(10)를 감싸고 있더라도 방사방향으로 보다 쉽게 변형될 수 있다.
도 4에는 투시도를 통해 절개부(47)가 어떤 구조를 가지며 원추형태의 부분들에 대하여 어떤 형태를 갖추고 있는지가 도시된다.
파이프(10)를 연접체(20)에 조립하는 과정은 커버너트(30)를 그 안에 존재하는 커팅링(40)과 중간링(50)과 함께 아래 쪽에서부터 파이프에 끼운 후 연접체(20)와 결합시키고 끝으로 커버너트(30)를 나사고정시키는 순서로 이뤄진다.
이 때 원뿔형 홈들(23, 33, 53)이 원추형태의 요소들(43, 44)에 정확하게 들어맞기 때문에 각 링은 저절로 자리를 잡는다.
커버너트(30)를 나사고정시킴으로써 커팅링(40)의 받침면(45)과 중간링(50)의 물림제한면(54) 사이에 처음에 존재하던 작은 틈이 사라지게 되며, 동시에 커팅링(40)이 과도하게 물리는 과조립 현상이 방지된다.
10 : 파이프 (실린더형)
20 : 연접체
21 : 홈 (파이프(10)를 위한 제1의 실린더형 홈)
22 : 홈 (제2의 실린더형 홈으로 지름이 더 작음)
23 : 원뿔형 홈
24 : 전면, 중간링으로 향함
25 : 전면, 파이프(10)로 향함
28 : 커버너트(30)와의 나사고정을 위한 나삿니
30 : 커버너트
31 : 파이프(10)를 위한 홈
33 : 원뿔형 홈
38 : 연접체(20)와의 나사고정을 위한 나삿니
40 : 커팅링
41 : 제1의 커팅에지 (감싸는)
42 : 제2의 커팅에지 (감싸는)
43 : 커버너트(30)와 면하는 제1의 원추부
44 : 중간링(50)과 면하는 제2의 원추부
45 : 중간링(50)에 대한 받침면
46 : 파이프(10)를 위한 홈
47 : 절개부
50 : 중간링
51 : 파이프(10)를 위한 홈
52 : 연접체(20)에 대한 받침면
53 : 커팅링(40)에 면하는 원추부
54 : 커팅링(40)에 대한 물림제한면
60 : 유연한 개스켓요소

Claims (8)

  1. 하나의 실린더형 파이프(10) 또는 파이프 섹션을 하나의 연접체(20)에 연결시켜주는 연결 장치 즉,
    전면(24)에서 시작되는 제1의 원뿔형 홈(23)과 이 원뿔형 홈(23)에 접하며 파이프 수용을 위하여 구비된 제1의 실린더형 홈(21)과 이 실린더형 홈(21)에 접하며 지름의 크기는 보다 작은 제2의 실린더형 홈(22)을 구비하는 연접체(20),
    파이프(10) 또는 파이프 섹션을 위한 홈(31)을 구비하는 커버너트(30)로 커버너트(30)를 연접체(20)의 반대 방향 나삿니(28)에 나사고정시켜주는 나삿니(38)를 구비하며 연접체(20)의 원뿔형 홈(23)과 반대방향으로 좁아지는 원뿔형 홈(33)을 구비하는 커버너트(30),
    커버너트(30)의 원뿔형 홈(33)에 위치하는 제1의 원추부(43)를 구비하며 파이프(10) 또는 파이프 섹션의 관통을 위한 홈(46)을 구비하며 파이프(10) 또는 파이프 섹션에 면해 있으면서 방사방향으로 감싸는 커팅에지(41, 42)를 적어도 하나 구비하는 커팅링(40),
    파이프(10) 또는 파이프 섹션을 위한 홈(51)을 구비하며 커팅링(40)과 연접체(20) 사이에 배치되어 있으며 원뿔형 홈(53)이 있어 이 홈에 커팅링(40)의 제2의 원추부(44)가 가압되는 중간링(50)으로 구성된 연결 장치로서,
    커팅링(40)이 파이프(10)의 축에 평행하게 절개(절개부(47))되어 있으며, 중간링(50)이 물림제한면(54)을 구비하며, 커팅링(40)이 중간링(50)과 이웃하는 면에 물림제한면(54)에 대응되는 받침면(45)을 구비하며, 물림제한면(54)과 중간링(50)의 원뿔형 홈(53)이 서로 110°(±5°) 상당의 각을 구성하는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    커팅링(40)의 제2의 원추부(44)의 원추각과 중간링(50)의 원뿔형 홈(53)의 원뿔각이 각기 20°를 초과하는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    커팅링(40)의 제2의 원추부(44)의 원추각과 중간링(50)의 원뿔형 홈(53)의 원뿔각이 각기 25° 이상 35°이하인 것을 특징으로 하는 연결 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    중간링(50)이 유연한 개스켓요소(60)를 구비하며, 이 유연한 개스켓요소(60)가 파이프(10)의 벽면과 중간링(50)과 연접체(20)의 원뿔형 홈(23) 사이에서 파이프(10)를 감싸듯 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    유연한 개스켓요소(60)가 파이프(10) 외부에 인접하는 중간링(50)에 의해 커팅링(40)으로부터 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    조립 완료 후 커팅링(40)의 받침면(45)이 중간링(50)의 물림제한면(54)에 접하게 되며, 커팅에지(41, 42)를 지탱하는 면이 파이프(10)의 외부표면에 접하게 될 수 있을 정도로 커팅링(40)과 중간링(50)의 크기가 큰 것을 특징으로 하는 연결 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    커팅링(40)이 커팅에지굴림을 구비하는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
  8. 삭제
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