KR101469151B1 - 원푸싱 배관결합체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 치공구 없이 손으로 밀어 넣어 배관을 결합할 수 있는 원푸싱(one pushing) 배관결합체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고탄성 패킹을 사용하여 면접촉으로 접촉면적을 넓혀 기계적 밀착력을 높이고, 배관결합 시 별도의 공구를 필요로 하지 않고 배관을 배관결합체에 끼워 넣는 것만으로 손쉽게 배관연결 작업이 이루어지고, 배관결합체와 배관의 해체 시에는 간단한 해지구를 이용하여 해체가 용이하도록 구성된 원푸싱 배관결합체에 관한 것이다.
본 발명에 따른 원푸싱 배관결합체는 신축 가능한 고탄성의 패킹과 상기 패킹의 이탈을 방지하는 스토퍼 및 상기 패킹과 스토퍼를 수용하는 수용부가 형성된 하우징을 포함하며, 상기 하우징의 중앙부 내측에는 삽입되는 배관의 외경보다 작게 형성되어 배관의 끝단이 맞닿게 하는 단턱부가 형성되고, 스토퍼는 길이방향으로 소정의 곡률을 갖는 곡면으로 형성되어 인장 저지력을 갖도록 하며, 하우징의 양단부에는 상기 패킹과 스토퍼를 수용할 수 있도록 하우징의 내경보다 크게 수용부가 형성되되, 입출구 방향으로 좁아지는 테이퍼내주면과 상기 패킹을 고정하는 수용단턱부가 형성되어, 상기 배관결합체에 배관을 손으로 밀어 넣는 것으로 결합이 완료되는 것을 특징으로 한다.

Description

원푸싱 배관결합체{One-pushing pipe jointer}

본 발명은 치공구 없이 손으로 밀어 넣어 배관을 결합할 수 있는 원푸싱(one pushing) 배관결합체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 M자형 고탄성 패킹을 사용하여 접촉면적을 증가시켜 기계적 밀착력을 극대화하고, 배관결합 시 별도의 공구를 필요로 하지 않고 배관을 배관결합체에 끼워 넣는 것만으로 손쉽게 배관연결 작업이 이루어지고, 배관결합체와 배관의 해체 시에는 간단한 해지구를 이용하여 해체가 용이하도록 구성된 원푸싱 배관결합체에 관한 것이다.

일반적으로 배관끼리 연결하거나 지면 또는 벽면에 고정시키는데 있어 통상적인 방법은 용접을 실시하는 것이다. 그러나 용접수단은 열융착을 하는 것이기 때문에 용접 시 필연적으로 발생되는 용접열에 의해 배관 및 그 배관을 고정시키기 위한 보조부재가 열 변형이 따른다는 단점이 있고 용접부위는 충격에 매우 취약한 구조를 갖기 때문에 작은 진동이나 충격에도 이음부가 깨지는 문제점이 존재하며, 용접이 완료된 상태에서는 해체하는데 다시 용접수단을 동원하거나 톱날에 의존하여 해체하여야 하기 때문에 배관을 재사용할 수 없는 단점이 있고 많은 시간과 노동력이 요구되는 문제점을 수반한다.

이러한 문제점을 해결하고자 특허문헌 1에 플레어 너트 방식의 캡을 이용하여 배관을 연결시키는 방법을 제시하고 있으나, 톱니부품제조기술의 어려움과 강한 체결을 위하여 별도의 추가적인 장비 및 노동력을 필요로 한다는 단점이 있으며, 외부로부터 진동 및 충격에 노출되면 플레어 너트 방식의 체결구가 풀려 누수 또는 누출의 위험이 존재한다는 문제점이 있다.

특허문헌 2에 제시된 종래의 기술은 하우징의 입출구에 스테인레스 강관을 끼워 넣는 것만으로 손쉽게 배관연결 작업이 이루어지고, 해체 또한 스토퍼(stooper)의 가압상태를 해지시킴으로서, 손쉽게 배관분해 작업이 이루어지도록 발명되었으나, 쐐기형태로 구성된 스토퍼는 극히 일부의 선접촉과 점접촉에 의해 배관을 고정시키게 되어 접촉면적에 응력집중이 크게 발생되어 쐐기부분의 파손의 위험이 크고, 진동 및 마모에 의해 유격이 생겨 이에 따른 누수 및 누출의 위험이 존재하는 문제점과 쐐기형태의 부품제조기술의 어려움이 있으며, 또한 제조비용이 증가한다.

1. 한국 등록특허 제10-1029111호 2. 한국 공개특허 제10-2006-0057240호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 접촉면적을 넓혀 밀착력을 높이고, 배관 결합 시 별도의 공구를 필요로 하지 않고 배관을 배관결합체에 끼워 넣는 것만으로 손쉽게 배관연결 작업이 이루어지고, 강력하게 체결되어 효과적으로 누수 및 누출을 방지하는 원푸싱 배관결합체를 제공하고자 한다.

또한, 파이프와 접촉하는 스토퍼(stopper)는 고강도의 금속재료로써 길이방향으로 곡률 R값을 갖도록 하여 인장력이 걸리면 파이프에 탄소성(彈塑性) 변형을 확대하면서 면접촉을 극대화하여 인장 저지력이 최대화되는 원푸싱 배관결합체를 제공하고자 한다.

또한, 패킹과 배관의 접촉면에 M자형 돌출부를 구성하여 배관과 배관결합체의 결속력을 높인 원푸싱 배관결합체를 제공하고자 한다.

상기의 해결하고자 하는 과제를 위한 본 발명에 따른 원푸싱 배관결합체는, 신축 가능한 고탄성의 패킹과 상기 패킹의 이탈을 방지하는 스토퍼 및 상기 패킹과 스토퍼를 수용하는 수용부가 형성된 하우징을 포함하며, 상기 하우징의 중앙부 내측에는 삽입되는 배관의 외경보다 작게 형성되어 배관의 끝단이 맞닿게 하는 단턱부가 형성되고, 상기 하우징의 양단부에는 상기 패킹과 스토퍼를 수용할 수 있도록 하우징의 내경보다 크게 수용부가 형성되어, 입출구 방향으로 좁아지는 테이퍼내주면과 상기 패킹을 고정하는 수용단턱부가 형성되어, 상기 배관결합체에 배관을 손으로 밀어 넣는 것으로 결합이 완료되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 패킹은 고분자 엘라스토머(elastomer)인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 패킹은 일측 내면에 M자형 돌출부가 일체형으로 복수개 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 스토퍼는 상기 패킹에 부착되어 상기 패킹이 수축 또는 복귀 시에 테이퍼내주면에 안내되어 이동하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 스토퍼는 상기 테이퍼내주면을 따라 일정 간격으로 설치되어, 해지구를 삽입하여 상기 스토퍼를 누를 때 상기 패킹을 내측으로 수축시켜 상기 배관을 용이하게 분리할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예로서, 파이프와 접촉하는 스토퍼가 배관의 길이방향으로 소정의 곡면값을 갖도록 하여 인장력이 걸리면 면접촉을 극대화하여 인장 저지력이 최대화 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 원푸싱 배관결합체는 하우징의 입출구에 배관을 치공구 없이 손으로 끼워 넣는 것만으로 손쉽게 배관결합체와 체결됨에 따라, 작업능률이 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 배관과 배관결합체의 손상이 발생하지 않고, 필요에 따라 결합체의 해체가 용이하며 작업공간에 제한이 없다.

또한, 패킹과 배관의 접촉면에 M자형 돌출부를 구성하여 어떠한 진동조건에도 기밀성을 확보할 수 있으며 환경조건에 제한이 없다.

또한, 파이프와 접촉하는 스토퍼가 배관의 길이방향으로 곡률 R값을 갖도록 하여 인장력이 걸리면 면접촉을 극대화하여 인장 저지력이 최대화되어 쉽게 빠지지 않으며 액체나 가스의 누수 및 누출을 효과적으로 예방한다.

또한, 누구나 손쉽게 작업할 수 있어 시공 전문인력이 필요 없고 시공시간이 단축되어 시공비용을 획기적으로 줄일 수 있으며, 배관의 두께 감소로 재료비를 절약하고 경량화 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 원푸싱 배관결합체 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 원푸싱 배관결합체 분해 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 스토퍼와 패킹의 분해 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 원푸싱 배관 결합체 부분단면도.
도 5는 본 발명에 따른 실시예.
도 6은 본 발명에 따른 실시예.
도 7은 본 발명에 따른 패킹의 다른 실시예.
도 8은 본 발명에 따른 스토퍼의 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 스토퍼의 작용도.

이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 도면을 참고하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 하나의 발명을 설명하기 위한 것으로서 권리범위는 예시된 실시예에 한정되지 아니하고, 예시된 도면은 발명의 명확성을 위하여 핵심적인 내용만 확대 도시하고 부수적인 것을 생략하였으므로 도면에 한정하여 해석하여서는 아니 된다.

도 1은 본 발명에 따른 배관결합체(1)의 결합 단면도이고 도 2는 분해 사시단면도로서, 상기 배관결합체(1)는 중앙에서 입출구 방향으로 갈수록 직경이 좁아지게 형성되는 테이퍼내주면(11), 상기 배관결합체(1) 내부면과 테이퍼내주면(11) 사이에 형성되는 수용부(12), 상기 배관결합체(1) 내부 중앙에 형성되어 배관 끝단부가 걸림되는 단턱부(14)를 포함하는 하우징(10)과, 상기 수용부(12)에 구성되어 배관결합체(1)에 내삽되는 배관(P)과 면접촉하여 배관(P)이 내삽되는 방향으로 수축하며 배관(P) 내삽 후 탄성에 의해 수축 반대방향으로 복귀하여 내삽된 배관(P)과 접촉면이 넓게 형성되어 강한 체결이 가능하며 신축이 가능한 고탄성 패킹(20)과, 상기 패킹(20)과 테이퍼내주면(11) 사이에 대응되도록 삽입되어 상기 패킹(20)이 수용부(12)에서 이탈하는 것을 방지하는 하나 이상의 스토퍼(30)를 포함한다.

상기 하우징(10)에는 양측 또는 단측에 배관(P)이 분리 및 삽입되는 배관 입출구(15)이 형성되고, 상기 배관 입출구(15)으로부터 중앙 또는 타측으로 갈수록 직경이 넓어지는 테이퍼형상으로 구성되어 있어 상기 하우징 내부에는 테이퍼내주면(11)이 형성되며, 하우징 내부에 상기 하우징(10)의 중앙부 내경보다 내경이 큰 수용부(12) 및 수용단턱부(13)가 형성되고, 하우징으로 내삽된 배관이 일정 깊이 내삽된 후 더 이상 내삽되지 않도록 상기 하우징의 중앙 또는 타측 내부에 단턱부(14)를 형성하고, 상기 배관 입출구(15) 내경에 별도의 해지구 삽입이 가능한 해지구 삽입홀(16)이 형성된다.

상기 수용부(12) 및 수용단턱부(13)에는 하우징으로 내삽된 배관(P)을 밀착 고정하는 패킹(20)이 삽입되어 있고, 상기 패킹(20)이 수용부(12) 및 수용단턱부(13)으로부터의 이탈과 배관(P) 체결 완료 후 패킹을 고정하는 스토퍼(30)가 구성된다.

상기 패킹(20)은 고탄성 고분자 고무재질로서 고탄성의 엘라스토머(elastomer)가 바람직하다. 일반적으로 강철의 영률(modulus of elasticity)은 201 GPa 정도이고, 고탄성의 엘라스토머는 0.7~4.0 MPa로 탄성과 함께 기계적 강도와 밀착력이 우수하여 강한 결합을 할 수 있다. 본 발명에서는 밀착 기밀성을 증대시키기 위하여 패킹(20)의 일측의 내면에 M자형 돌출부(21)을 일체형으로 형성하여 내삽된 배관(P)과 높은 밀착력을 가지며, 상기 M자형 돌출부(21)는 복수개로 구성되어 파이프와의 접촉면적이 증가하여 밀착력을 더욱 증대시킬 수 있다. M자형 돌출부(21)의 개수에는 제한이 없으나 2~4개가 적당하다. 다른 실시예로는 패킹과 M자형 실링을 따로 만들어 조합하여 사용할 수 있다.

도 3은 스토퍼(30)와 패킹(20)의 결합사시도로서, 상기 스토퍼(30)는 강도가 크고 내식성이 우수한 sus 440c(스테인레스강)으로 제작되는 것이 바람직하고 복수개로 구성되어 일정간격을 두고 배치된다. 상기 스토퍼(30)는 4개로 구성되어 90 간격으로 배치되는 것이 바람직하며, 상기 스토퍼(30)에는 패킹(20)의 상부면(23) 및 경사면(22)에 이격되도록 스토퍼내주면(32)이 형성되고, 스토퍼(30)와 패킹(20)의 결합이 완료된 후 상기 수용부(12)에 장착시키는 것이 바람직하다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 테이퍼내주면(11)에 안내되어 이동하도록 상기 스토퍼외주면(31)이 형성되고, 상기 패킹(20)의 경사면(22)과 스토퍼내주면(32)이 이격되므로 스토퍼외주면(31), 경사면(22) 및 스토퍼내주면(32)은 모두 테이퍼내주면(11)과 같은 각을 가지게 된다.

도 4는 배관결합체(1)의 배관(P)의 내삽과정을 도시한 부분단면도로서, 배관(P)이 배관 입출구(15)을 통하여 내삽되면, 상기 패킹(20)에 구성되어 있는 M자형 돌출부(21)과의 마찰에 의해 패킹(20)은 강하게 수축되고, 이와 동시에 상기 스토퍼(30)는 테이퍼내주면(11)을 따라 하우징 내부로 이동(W)하게 되며, 내삽된 배관(P)이 단턱부(14)에 도달하여 체결이 완료되면 상기 수축된 패킹(20)은 탄성에 의해 빠르게 복귀하게 된다. 따라서, 상기 스토퍼(30) 또한 다시 테이퍼내주면(32)에 안내되어 제자리로 돌아오게 되고, 상기 내삽된 배관(P)과 접촉된 M자형 돌출부(21)은 패킹(20)의 탄성에 의해 배관(P)과 밀착하게 되어 배관(P)과의 접촉 면적이 넓어짐에 따라 밀착력이 높아 기밀성이 향상된다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 배관결합체(1) 양측에 배관 입출구(15) 및 수용부(12), 수용단턱부(13), 단턱부(14)의 순서로 형성되고 상기 양측에 형성된 수용부(12)에 패킹(20) 및 스토퍼(30)가 구성되어 상기 양측에 구성된 배관 입출구(15)에 각각의 배관(P),(P)을 내삽하여 주로 유체나 기체가 흐르는 배관(P),(P)을 고정되게 연결시키거나 엘보우에 채용되는 것을 보여준다.

도 7은 본 발명에 기재된 패킹(20)의 또 다른 실시예로서, 패킹(20)과 M자형 패킹(24)으로 분리되어 형성될 수 있다.

배관결합체(1)와 배관(P)의 결합 시 별도의 공구를 필요로 하지 않고 간단하게 손으로 체결이 가능하며 해체 또한 용이하다. 상기 배관결합체(10)와 배관(P)의 해체 시 별도의 해지구를 해지구 삽입홀(16)에 삽입하여 상기 스토퍼(30)를 가압하여 내측으로 밀어 넣으면 상기 패킹(20)이 수축하면서 상기 배관결합체(1)와 배관(P)사이에 유격이 발생하며 쉽게 분리할 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 스토퍼 분해 및 확대 사시도로서, 파이프와 접촉하는 고강도의 스토퍼가 파이프의 길이방향으로 소정의 곡률 R값을 가져 곡면을 형성하여 배관(P)을 이탈시키려는 인장력이 걸리면, 파이프와의 접촉면에 큰 압축응력이 걸리면서 파이프의 탄소성 변형 수반과 함께 면접촉을 극대화하므로 인장 저지력이 최대화되어 쉽게 빠지지 않으며, 씰링재와 파이프의 밀착력을 안정화시켜줌으로써 액체나 가스의 누수 및 누출을 효과적으로 예방한다. 곡률은 1/R로서, 스토퍼의 수직선과 접촉부분의 최대 곡률을 갖는 접선과의 각도(α)로 정의할 수 있으며, 값은 7 내지 9의 범위의 각도를 갖도록 하는 것이 바람직하다.

도 9는 배관의 길이방향으로 소정의 곡률을 갖는 스토퍼의 작용을 보여 주는 것으로서, 도 9(a)는 배관 삽입 시의 상태도이고, 도 9(b)는 배관결합체로부터 배관이 잡아 당겨져 인장력이 걸릴 때 배불뚝이 형상의 스토퍼가 배관의 표면에 파고 들어가 접촉 면적을 극대화하여 강한 인장 저지력이 발생하는 것을 보여준다. 스토퍼의 재질은 파이프의 재질보다 강도가 강할수록 파이프와의 접촉면에 압축응력을 증가시키며 파이프의 탄소성 변형을 더욱 크게 유발시켜 접촉면적을 최대화하면서 마찰력을 극대화 할 수 있다. 또한 스토퍼의 곡률은 배관 입출구보다는 패킹 걸림턱의 안쪽으로 최대 곡률을 갖는 배불뚝이 형상이 바람직하다.

본 발명에 따른 배관 결합체는 상하수도 배관, 송유관, LNG 배관, 식품 및 위생관, 가스 배관, 반도체 및 원자력 분야의 배관 및 조선 구조물 배관 등 다양한 산업분야의 배관에 적용할 수 있다.

본 발명의 기술적 사상은 위에 열거한 실시예에 한정되지 않으며 다양하게 변형 실시할 수 있다.

1 : 배관결합체
10 : 하우징 11 : 테이퍼내주면
12 : 수용부 13 : 수용단턱부
14 : 단턱부 15 : 배관 입출구
16 : 해지구 삽입홀
20 : 패킹
21 : M자형 돌출부 22 : 경사면
23 : 상부면 24 : M자형 패킹
30 : 스토퍼
31 : 스토퍼외주면 32 : 스토퍼내주면
W : 스토퍼이동위치
P, P, P : 배관

Claims (4)

1. 입출구(15) 방향으로 신축 가능하고, 삽입되는 배관과 면접촉을 하여 기계적 강도와 밀착력을 가진 탄성의 패킹(20);
   입출구 방향으로 상기 패킹의 이탈을 방지하고, 배관에 대하여 인장 저지력 이 발생하도록 배관과 접촉하는 일면이 배불뚝이 곡면으로서 일정 간격으로 배치된 복수의 스토퍼(30); 및
   상기 패킹과 스토퍼를 수용하는 수용부(12)가 형성된 하우징(10)을 포함하는 배관결합체에 있어서,
   상기 패킹은 일측의 외주면에 상기 스토퍼가 장착될 수 있는 경사면(22)이 형성되고,
   상기 스토퍼는 배관의 길이방향으로 소정의 곡률을 갖는 곡면이고,
   상기 하우징의 중앙부 내측에는 삽입되는 배관의 외경보다 작게 형성되어 배관의 끝단이 맞닿게 하는 단턱부(14)가 형성되고,
   상기 하우징의 양단부에는 상기 패킹과 스토퍼를 수용할 수 있도록 하우징의 내경보다 크게 수용부(12)가 형성되되, 입출구 방향으로 좁아지는 테이퍼내주면(11)과 상기 패킹을 고정하는 수용단턱부(13)가 형성되어,
   상기 배관결합체에 배관을 손으로 밀어 넣는 것으로 결합이 완료되는 것을 특징으로 하는 원푸싱 배관결합체.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 스토퍼는 상기 패킹에 부착되어 상기 패킹이 수축 또는 복귀 시에 테이퍼내주면에 안내되어 이동하는 것을 특징으로 하는 원푸싱 배관결합체.
4. 제1항에 있어서,
   상기 스토퍼는 배관의 길이방향으로 소정의 곡률을 갖는 곡면인 것을 특징으로 하는 원푸싱 배관결합체.

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