KR101536276B1 - 와류 방지용 이음부를 가지는 파이프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파이프 상호간의 이음부에서 와류의 발생을 방지하도록 구성된 와류 방지용 이음부를 가지는 파이프에 관한 것으로서, 내부에 관로를 형성하여, 유체를 유동시키는 삽입관; 삽입관의 내주면에 슬라이딩되어 삽입되고, 삽입관의 종단으로부터 노출되어 삽입관의 종단로부터 돌출되어 연장되는 가이드 캡부; 및 일 종단에 확관부를 가지며, 확관부에 삽입관과 가이드 캡부를 수용하여, 삽입관으로부터 유입되는 유체를 유동시키는 수용관을 포함하여, 수용관의 내부에 밀착성이 유지되어, 관의 이음부 내부에 와류가 형성되는 것을 방지하는 효과를 제공한다.

Description

와류 방지용 이음부를 가지는 파이프{PIPE HAVING JOINT FOR PREVENTING VORTEX}

본 발명은 파이프 상호간의 이음부에서 와류의 발생을 방지하도록 구성된 와류 방지용 이음부를 가지는 파이프에 관한 기술 분야이다.

액체 등을 이송시키기 위한 파이프(pipe)는 일정한 길이로 제작된 후에, 이들 파이프들을 일자 혹은 그 외 다양한 형태로 이루어진 이음부를 통해, 상호 연결되어 사용된다.

도 1은 종래의 관 이음부 구조를 도시하는 측단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 삽입관(10)의 외주면은 수용관(20)의 내주면에 밀착되게 삽입된다. 이때, 수용관(20)의 종단부는 확장된 내경을 가지며, 확장된 내경 속으로 삽입관(10)이 삽입되어, 삽입관(10)의 내경과 수용관(20)의 확장되지 않은 부분의 내경이 일치하여, 이들 이음부는 내경의 미세한 차이만을 발생시키도록 한다.

종래 관의 이음부의 경우, 삽입관(10)의 종단부는 도 1에 도시된 바와 같이, 삽입 경사부(11)를 두어, 수용관(20)의 수용 경사부(22)와 밀착되도록 하여, 내부에 유동되는 액체가 내부에서 와류(vortex)가 발생되지 않도록 하고 있다.

이러한 시도에도 불구하고, 파이프 내부에 고압의 액체가 유동될 수록, 수용관(20)은 액체가 발생시키는 고압으로 인해, 액체의 유동 방향(F)으로 후퇴하는 현상이 발생된다.

도 2는 도 1의 종래 관을 통해 고압의 유체가 유동하는 경우, 관 이음부가 상호 이격되어 와류가 발생하는 것을 도시하는 측단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 액체 유동 방향(F)으로 수용관(20)이 후퇴하여, 수용관(20)의 수용 경사부(22)에 밀착되어 있던, 삽입관(10)의 삽입 경사부(11)는 소정의 간격(D) 만큼 상호 이격되는 현상이 발생한다.

A 부분에 도시된 바와 같이, 이들 이격된 거리(D)만큼 이들 삽입 경사부(11)와 수용 경사부(22)는 소정의 공간을 형성하게 되는데, 이러한 공간을 통해 유동되는 액체는 와류(1)가 형성되며, 이러한 와류는 유동되는 액체에 바람직하지 않은 일종의 저항으로 작용하여, 파이프의 액체 유동의 효율을 저하시키는 문제점을 야기하게 되었다.

파이프 자체에서 발생되는 와류를 방지하고자 하는 기술적인 노력도 시도되왔다.

관련된 특허 문헌으로는 "와류 방지용 플라스틱 수도관(출원 번호 제10-2008-0068511호, 이하 '특허문헌1')"이 존재한다.

특허문헌1은 와류방지용 플라스틱 수도관에 관한 것으로, 큰 지름을 가진 원관 내부에 지름이 적은 다수의 소경관을 동시 압출 성형하여 관내에 흐르는 물의 와류현상을 방지할 수 있게 하는 수도관에 관한 것이다.

특허문헌1은 관의 이음부에서 발생하는 와류를 예방하는 기술적 사상은 전혀 개시하지 못하고 있으며, 두꺼운 관의 내부에 작은 관들을 단순 결합하여, 액체의 유동 효율만 저하시키는 문제점을 가지고 있는 불필요한 시도에 불과하다.

관련된 또 다른 특허 문헌으로는 "와류 방지 유도기(출원 번호 제10-2012-0046862호, 이하 '특허문헌2')"가 존재한다.

특허문헌2는 관로를 타고 흐르는 액체나 유체의 와류 현상을 방지하는 유도기에 관한 것으로, 유량기의 입수구 측 선단에 스트레이너와 함께 장착시켜, 액체나 유체속에 포함된 이물질은 걸러내고, 통과하는 액체나 유체의 와류 현상을 방지하여, 안정적인 배출상태가 되도록 유도하여, 계측이 이뤄지도록 구성한 와류 방지 유도기에 관한 것이다.

특허문헌2 역시 도 1 및 2에서 지적된 종래 관 이음부의 문제들을 해결하는 기술적 수단을 개시하지 못하고 있으며, 특허문헌2 역시 관의 내부에 스트레이너(9)와 유도기(2)를 위치시켜, 유동되는 액체의 유동 효율을 저하시키는 현상을 수반하는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명에 따른 와류 방지용 이음부를 가지는 파이프는 상기한 바와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다음과 같은 해결과제를 가진다.

첫째, 종래 관 이음부에서 발생하는 와류 발생을 방지할 수 있는 구조를 제시하고자 한다.

둘째, 종래 기술적 시도들과는 달리, 내부에 액체의 유동을 방해하지 않고, 와류의 발생을 저지할 수 있는 구조를 제공하고자 한다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 와류 방지용 이음부를 가지는 파이프는 상기의 해결하고자 하는 과제를 위하여 다음과 같은 과제 해결 수단을 가진다.

본 발명에 따른 와류 방지용 이음부를 가지는 파이프는 내부에 관로를 형성하여, 유체(fluid)를 유동시키는 삽입관; 내부에 관로를 형성하며 상기 삽입관의 내주면에 슬라이딩되어 삽입되고, 일부가 상기 삽입관의 종단으로부터 노출되어 상기 삽입관의 종단로부터 돌출되어 연장되는 가이드 캡부; 및 내부에 관로를 형성하고, 일 종단에 확관부를 가지며, 상기 확관부에 상기 삽입관과 상기 가이드 캡부를 수용하여, 상기 삽입관으로부터 유입되는 유체를 유동시키는 수용관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 와류 방지용 이음부를 가지는 파이프의 상기 가이드 캡부는, 상기 삽입관에 상응하는 형상을 가지며, 외주면이 상기 삽입관의 내주면으로 슬라이딩되어 삽입되는 바디부; 및 상기 바디부의 종단에 위치하고, 내주면은 상기 바디부의 내주면과 동일하게 연속적으로 유지하며, 외주면의 상기 삽입관의 외주면과 동일하게 연속적으로 형성되는 슬로핑 링부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 와류 방지용 이음부를 가지는 파이프의 경우, 상기 슬로핑 링부는 종단에 외주면 외경이 연속적으로 감소하게 형성되며, 상기 수용관은 내경이 상기 확관부의 내경까지 연속적으로 확장되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 와류 방지용 이음부를 가지는 파이프의 경우, 상기 바디부의 외주면은 상기 삽입관의 내주면과 소정의 거리만큼 이격되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 와류 방지용 이음부를 가지는 파이프의 상기 소정의 거리는, 0.1mm 내지 3mm의 범위를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 와류 방지용 이음부를 가지는 파이프의 상기 바디부의 두께는 0.1mm 내지 3mm의 범위를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 와류 방지용 이음부를 가지는 파이프는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 수용관의 내부에 밀착성이 유지되어, 관의 이음부 내부에 와류가 형성되는 것을 방지한다.

둘째, 고압으로 유동되는 액체에도 불구하고, 고압으로 인해 수용관이 액체 유동 방향으로 후퇴되더라도, 삽입관의 종단부에 위치하는 가이드 캡부는 삽입관의 종단부로부터 슬라이딩되어, 그 밀착성을 지속적으로 유지하게 되는바, 액체의 압력에 무관하게 그 와류의 형성을 방지할 수 있게 된다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 관 이음부 구조를 도시하는 측단면도이다.
도 2는 도 1의 종래 관을 통해 고압의 유체가 유동하는 경우, 관 이음부가 상호 이격되어 와류가 발생하는 것을 도시하는 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 와류 방지용 이음부를 가지는 파이프를 도시한 측단면도이다.
도 4는 도 3의 파이프에 고압의 유체가 유동하는 경우, 가이드 캡부에 의해 와류의 발생이 방지되는 원리를 도시하는 측단면도이다.
도 5는 도 3의 B부분을 도시하는 부분 확대도이다.

본 발명에 따른 와류 방지용 이음부를 가지는 파이프는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 와류 방지용 이음부를 가지는 파이프를 상세히 설명하고자 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 와류 방지용 이음부를 가지는 파이프를 도시한 측단면도이다. 도 4는 도 3의 파이프에 고압의 유체가 유동하는 경우, 가이드 캡부에 의해 와류의 발생이 방지되는 원리를 도시하는 측단면도이다. 도 5는 도 3의 B부분을 도시하는 부분 확대도이다.

본 발명에 따른 와류 방지용 이음부를 가지는 파이프는 삽입관(100); 가이드 캡부(300); 및 수용관(200)을 포함한다.

먼저, 삽입관(100)과 수용관(200) 일반적으로 동일한 재질로 구성되는 것을 기준으로 설명하며, 이들 재질은 금속, 플라스틱, 고무, 실리콘 등의 제한이 없으나, 내부에 형성된 관로를 따라 유동되는 액체의 고압으로 인해, 삽입관(100)과 수용관(200)의 결합 부위가 상호 멀어지는 현상은 플라스틱이나 고무, 실리콘 파이프 등에서 종종 관찰되는바, 이하에서는 삽입관(100)과 수용관(200)의 재질은 내부에서 유동되는 고압의 액체에 의해 그 형상에 영향을 받는, 플라스틱, 고무, 실리콘 등의 재질임을 전제로 설명한다.

삽입관(100)은 내부에 관로를 형성하는 파이프의 형상으로서, 내부의 관로를 따라, 액체 혹은 기체 등의 유체(fluid)를 유동시키는 구성이다.

삽입관(100)은 일반적으로 그 단면이 원형 또는 타원형으로 이루어져 있으며, 그 직경은 균일하게 유지되는 것이 일반적이다.

가이드 캡부(300)는 도 3에 도시된 바와 같이, 내부에 삽입관(100)과 같이 관로를 형성하고, 삽입관(100)의 내주면에 슬라이딩되어 끼워지게 된다. 이 경우, 가이드 캡부(300)에서 삽입관(100)에 끼워지는 부분의 외주면은 삽입관(100)의 내주면와 접촉하면서 슬라이딩 삽입되는바, 그 단면은 삽입관(100)의 단면과 크기만 상이할 뿐 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.

가이드 캡부(300)는 그 대부분은 상술한 바와 같이 삽입관(100)에 삽입되나, 일부는 삽입관(100)의 종단으로부터 노출되어, 삽입관(100)의 종단으로부터 노출 연장되게 된다.

가이드 캡부(300)의 보다 구체적인 수용관(200)의 설명 이후 구체적으로 설명한다.

수용관(200) 역시 내부에 관로를 형성하여, 삽입관(100)과 결합하게 되어, 삽입관(100)으로부터 유입되는 유체를 유동시키게 된다.

수용관(200)은 일 종단에 확관부, 즉 도 3 및 4에서 직경이 확장되어, 삽입관(100)을 수용하는 부분이 존재하며, 확관부에 삽입관(110)과 가이드 캡부(300)를 수용하게 된다.

가이드 캡부(300)는 도 3(b)에서 구체적으로 도시된 바와 같이, 바디부(310)와 슬로핑 링부(320)를 포함한다.

먼저, 바디부(310)는 상술한 바와 같이, 삽입관(100)에 슬라이딩 삽입되는 것으로서, 삽입관(100)의 단면과 동일한 형상을 가지되, 그 크기는 삽입관(100)의 크기보다 다소 작게 형성된다.

바디부(310)의 외주면은 삽입관(100)의 내주면으로 슬라이딩되어 삽입되어 결합된다.

슬로핑 링부(320)는 바디부(310)의 종단에 위치하는 구성이다.

슬로핑 링부(320)는 내주면이 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 그 내주면이 바디부(310)의 내주면과 연속적으로 형성되어 동일한 것이 바람직하다.

또한 슬로핑 링부(320)의 외주면은 삽입관(100)의 외주면과 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.

단, 수용관(200)은 도 3 등에 도시된 바와 같이, 내경이 확관부를 형성하게 되는데, 확관부의 내경은 수용관(200)의 내경으로부터 급격히 증가하는 것이 아니라, 그 내경이 점진적으로 즉 연속적으로 확장되어, 확관부를 형성하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 슬로핑 링부(320) 역시 상술한 바에 상응하도록, 종단에의 외주면의 외경이 연속적으로 감소하게 되어, 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 수용관(200)의 내주면과 밀착성을 유지하는 것이 바람직하다.

도 3(b) 및 도 5에 도시된 바와 같이, 바디부(310)의 그 외주면이 삽입관(100)의 내주면과 소정의 거리(G)만큼 이격되는 바람직하며, 이와 동시에 상기 바디부(310)의 두께 역시 상술한 소정의 거리만큼의 두께를 가지는 것이 바람직하다.

도 3(b)와 같이 삽입관(100); 바디부(310) 및 슬로핑 링브(320); 그리고 수용관(200)로 결합된 상태에서 고압의 유체의 흐름(F)이 발생하는 경우, 그 고압의 힘으로 인해, 삽입관(100)과 수용관(200)은 그 결합의 위치가 상호 멀어지는 현상이 발생하게 된다.

이 경우, 가이드 캡부(300)의 바디부(310)는 도 5에 도시된 바와 같이, 그 이격된 미세 공간 상으로 고압의 유체에 의한 척력(f)가 작용하게 되는데, 이러한 삽입관(100)의 내주면과 바디부(310)의 외주면이 이격되고, 바디부(310)의 두께로 인해, 삽입관(100)과 바디부(310)는 상호 슬라이딩되는 기능을 유지할 수 있게 됨과 동시에, 바디부(310)의 두께로 척력(f)이 발생하여, 가이드 캡부(300)의 슬로핑 링부(320)는 수용관(200)의 내부와 밀착성(도 4(b))을 그대로 유지하게 되는 것이다.

도 4(b)를 참고하면, 삽입관(100)과 수용관(220)이 상호 D 만큼 멀어지는 경우에도, 바디부(310)의 두께로 유체의 유동 방향(F)로 척력(f)이 작용하여, 바디부(310)와 슬로핑 링부(320)는 이들 수용관(200)과의 밀착성을 그대로 유지하여, 도 2에서와 같은 와류(1)의 형성을 방지하게 되는 것이다.

상술한 바와 같은 소정의 거리와 바디부(310)의 두께는 0.1mm 내지 3mm의 범위를 가지는 것이 가장 바람직한 것으로 실험되었다.

만약 이들 소정의 거리와 바디부(310)의 두께가 0.1mm보다 작게 형성되는 경우에는 바디부(310)의 외주면과 삽입관(100)의 내주면이 지나치게 맞붙게 되어 마찰력이 크게 작용함과 동시에, 척력(f) 또한 줄어들어, 가이드 캡부(300)의 수용관(200)으로의 밀착성이 떨어지는 현상을 관찰할 수 있었다.

반면, 이들 소정의 거리가 3mm보다 큰 경우에는 이들 이격된 공간으로 고압의 유체가 유출되며, 바디부(310)의 두께에 작용할 수 있는 척력(f)이 오히려 줄어드는 현상이 관찰되었다.

따라서, 이러한 수치의 범위 내외로, 이들 소정의 거리와 바디부(310)의 두께는 소위 임계적 의의를 가지는 것으로 도출되었다.

본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 권리 범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 결정되며, 특허 청구범위에 사용된 괄호는 선택적 한정을 위해 기재된 것이 아니라, 명확한 구성요소를 위해 사용되었으며, 괄호 내의 기재도 필수적 구성요소로 해석되어야 한다.

1: 와류
10: 삽입관
11: 삽입 경사부
20: 수용관
21: 코킹 또는 클램프
22: 수용 경사부
100: 삽입관
200: 수용관
300: 가이드 캡부
310: 바디부
320: 슬로핑 링부

Claims (6)

1. 내부에 관로를 형성하여, 유체(fluid)를 유동시키는 삽입관;
   내부에 관로를 형성하며 상기 삽입관의 내주면에 슬라이딩되어 삽입되고, 일부가 상기 삽입관의 종단으로부터 노출되어 상기 삽입관의 종단로부터 돌출 연장되는 가이드 캡부; 및
   내부에 관로를 형성하고, 일 종단에 확관부를 가지며, 상기 확관부에 상기 삽입관과 상기 가이드 캡부를 수용하여, 상기 삽입관으로부터 유입되는 유체를 유동시키는 수용관을 포함하며,
   상기 가이드 캡부는,
   상기 삽입관에 상응하는 형상을 가지며, 외주면이 상기 삽입관의 내주면으로 슬라이딩되어 삽입되는 두께 0.1㎜ 내지 3㎜의 범위를 가지는 바디부; 및
   상기 바디부의 외주면은 상기 삽입관의 내주면과 0.1㎜ 내지 3㎜의 범위의 거리만큼 이격되며,
   상기 바디부의 종단에 위치하고, 내주면은 상기 바디부의 내주면과 동일하게 연속적으로 유지하며, 외주면의 상기 삽입관의 외주면과 동일하게 연속적으로 형성된 슬로핑 링부를 포함하고,
   상기 슬로핑 링부는 종단에 외주면 외경이 연속적으로 감소하게 형성되며,
   상기 수용관은 내경이 상기 확관부의 내경까지 연속적으로 확장되는 것이어서 슬로핑 링부의 종단이 수용관 내주면과 밀착성을 유지하는 것을 특징으로 하는 와류 방지 이음부를 가지는 파이프.
   
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