KR101536604B1 - 배관용 볼 조인트장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배관용 볼 조인트장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 지중, 수중 및 대기 중에 설치하더라도 이물질의 유입을 방지할 수 있고 안정적으로 기밀을 유지할 수 있어서 내구성 및 품질을 향상시킬 수 있고, 작동의 안정성을 확보함으로써 배관의 안전성을 담보할 수 있는 배관용 볼 조인트장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 배관용 볼 조인트장치는, 배관용 볼 조인트장치에 있어서, 일측 배관에 결합되는 몸체부와, 상기 몸체부에 일단이 접속되고 타단에 리테이너부가 형성되며 내측에 볼수용공간이 마련된 볼하우징부를 구비한 조인트 외관; 타측 배관에 결합되는 연결부와, 상기 연결부에 일체로 형성되어 상기 볼수용공간에 삽입되는 볼부를 구비한 조인트 내관; 및 상기 볼부와 상기 볼하우징부의 내면과의 사이에 내장되는 기밀부재를 포함하되, 상기 리테이너부의 내주면에 설치되어 대응되는 상기 볼부의 외표면에 안착되는 기밀부 보호부재; 및 상기 기밀부 보호부재를 탄성적으로 가압하는 가압부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하면, 조인트 내관 및 조인트 외관의 외측 틈새 부분에 기밀부 보호부재가 설치되어 있으므로 지반에 매설되어 있는 경우에는 토사와 같은 이물질의 유입을 차단하고, 대기나 수중에 설치된 경우 외부로부터 먼지, 빗물이나 물의 유입을 차단할 수 있어서 이물질의 고착에 따른 조인트 내관의 선회운동 불량을 미연에 방지할 수 있다. 이로 인해 배관의 변형이나 손상을 방지할 수 있고, 링형 패킹 및 파우더패킹 등과 같은 부품의 부식, 변형 및 손상을 방지할 수 있으므로 작동의 안정성과 내구성을 향상시킬 수 있다.

Description

배관용 볼 조인트장치{BALL JOINT APPARATUS FOR PIPING}

본 발명은 배관용 볼 조인트장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 지중, 수중 및 대기 중에 설치하더라도 이물질의 유입을 방지할 수 있고 안정적으로 기밀을 유지할 수 있어서 내구성 및 품질을 향상시킬 수 있고, 작동의 안정성을 확보함으로써 배관의 안전성을 담보할 수 있는 배관용 볼 조인트장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액체 및 기체를 이송하기 위해 시공되는 배관은 내부로 유동되는 유체의 온도, 압력 등 이송유체 자체의 내부 요인 변화나, 배관이 시공되는 공간인 대기, 지중 및 수중의 온도, 압력, 하중 등 외부 요인 변화로 인해 열적 선팽창 및 수축, 선회운동 등을 수행하게 된다.

예컨대, 열병합발전소, 에너지통합관리시설 등의 시설로부터 생산된 온수나 스팀을 이송하는 단열이중관은 지중 등에 매설, 시공된 상태에서 고온의 열기에 의한 팽창과 지반의 침하 등에 의해 변형력을 받게 되더라도 흡수, 완화하기 위해 대한민국 등록특허 등록번호 제10-0816716호로 개시된 바와 같은 매립형 단열이중관용 신축 조인트장치가 일정한 거리를 두고 설치되어 있다.

그리고, 배관에는 선회운동을 흡수하기 위한 장치로서 볼 조인트 장치가 설치되어 사용되고 있다. 이러한 볼 조인트 장치로는 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 제20-0129750호(등록일자:1998. 08. 22)에 개시된 바와 같은 마그네틱 인젝숀 볼 조인트 장치가 개발되어 사용되고 있다.

상기한 등록실용신안 제20-0129750호에 마그네틱 인젝숀 볼 조인트 장치는 도1에 도시된 바와 같이 중공상으로 되어 상호 연락되게 접속된 조인트 외관(10)과 조인트 내관(20)을 구비하고 있다.

상기 조인트 외관(10)은 인접되는 배관(P1)과 용착되는 이음부(13)를 갖는 몸체부(11)와, 상기 몸체부(11)와 동일 외경을 이루어 일체로 용착되며 그 몸체부(11)로부터 수평으로 연장되어 내부로는 후술하는 내관(20)의 볼(Ball)부(22)를 수용하는 통상의 소켓부(12a)와, 상기 소켓부(12a)의 주연부와 일체로 되어 내측으로 절곡된 볼부위(22)를 지지하는 리테이너부(12b)로 이루어져 있다.

상기 조인트 내관(20)의 어느 일단부에는 인접되는 또 다른 배관(P2)과 용착되는 이음부(23)가 구성되어 있고, 타단부에는 대략 구면부를 이루는 볼(Ball)부(22)가 형성되어 있다. 또한, 상기 조인트 내관(20)의 볼부(22)의 내주면에는 그 조인트 내관(20)을 경유하는 유체에 강력한 유도극성을 부여되게 하는 자석(60)이 설치되어 있다.

상기 외관(10)의 일체형소켓부(12a) 및 리테이너부(12b)의 내주면과 조인트 내관(20)에 형성된 볼부(22)의 주면과의 사이에는 환형의 팩킹물질충전실(30)이 마련되어 있다. 상기 팩킹물질충전실(30)의 양측으로는 조인트 외관몸체(11)의 환형턱부(14a)와 소켓부(12a) 및 리테이너부(12b)의 환형턱부(14b)에 걸려서 지지되는 환형의 금속압축씨일(Metal Compression)(32a,32b)이 설치되어 있다. 상기 금속압축씨일(32a, 32b)의 설치이유는 볼 조인트로 하여금 좀더 확실한 굴절토크(Flex-Torque)값을 제공토록 하기 위해서이다. 상기 금속압축씨일(32a, 32b)의 사이로는 팩킹실린더(40)에 의해 주입되는 기밀유지용 팩킹물질(31)이 충전된다. 상기 팩킹물질(31)과 금속압축씨일(32a,32b) 사이에는, 주입되는 팩킹물질(31)의 누출(by-pass)을 방지함과 아울러 적절한 밀도를 유지시켜주는 고리형의 차단용씨일(33a, 33b)(Comtainment Seal)이 각각 설치되어 있다.

전술한 바와 같은 종래 마그네틱 인젝숀 볼 조인트 장치에 따르면, 관의 신축 및 선회운동에 따른 충격의 흡수작용을 수행할 수 있는 효과를 발휘하지만, 이하에 기재된 바와 같은 한계점을 가지고 있다.

첫째, 종래 마그네틱 인젝숀 볼 조인트 장치는 지중에 매설되는 경우 리테이너부(12b)의 내측 단부와 조인트 내관(20)의 외면과의 사이에 틈새가 형성되어 있으므로, 모래나 흙 입자가 유입되어 채워지게 되고 장시간 방치될 경우 고착되게 된다. 이러한 상태에서 배관에 내적 요인이나 외적 요인으로 선회력이 작용될 경우 리테이너부(12b)의 내측 단부와 조인트 내관(20)의 외면이 서로 고착된 상태에 있으므로 볼(22)의 선회운동이 원활하게 수행되지 않게 되어 배관(P1,P2)의 변형이나 손상을 초래하여 유체의 유출되는 등 안전사고의 위험성이 높아지게 된다.

금속압축씨일(32a, 32b) 등의 볼 조인트 부품이나 배관의 파손 및 손상을 초래하게 되는 문제점이 있다.

그리고, 리테이너부(12b)의 내측 단부와 조인트 내관(20)의 외면과의 사이로 유입된 모래나 흙 입자가 금속압축씨일(32a, 32b) 및 차단용씨일(33a, 33b)의 표면과 볼(22)의 표면 사이로 진입하게 되므로 미세한 틈새가 형성되고 접촉면의 손상을 초래하여 기밀이 파괴되면서 배관 내부로 유동되는 스팀과 같은 유체가 외부로 누출되어 심각한 사태를 유발하는 단점이 있다.

둘째, 종래 마그네틱 인젝숀 볼 조인트 장치는 수중이나 대기중에 설치할 경우 리테이너부(12b)의 내측 단부와 조인트 내관(20)의 외면과의 사이로 물이나 빗물이 유입되므로 장시간 방치될 경우 금속압축씨일(32a, 32b) 등의 금속성 볼 조인트 부품의 부식을 초래하여 내구성이 저하되고 작동불량이 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 지중, 수중 및 대기 중에 설치하더라도 이물질의 유입을 방지할 수 있고 안정적으로 기밀을 유지할 수 있어서 내구성 및 품질을 향상시킬 수 있고, 작동의 안정성을 확보함으로써 배관의 안전성을 담보할 수 있도록 한 배관용 볼 조인트장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 배관용 볼 조인트장치는, 배관용 볼 조인트장치에 있어서, 일측 배관에 결합되는 몸체부와, 상기 몸체부에 일단이 접속되고 타단에 리테이너부가 형성되며 내측에 볼수용공간이 마련된 볼하우징부를 구비한 조인트 외관; 타측 배관에 결합되는 연결부와, 상기 연결부에 일체로 형성되어 상기 볼수용공간에 삽입되는 볼부를 구비한 조인트 내관; 및 상기 볼부와 상기 볼하우징부의 내면과의 사이에 내장되는 기밀부재를 포함하되, 상기 리테이너부의 내주면에 설치되어 대응되는 상기 볼부의 외표면에 안착되는 기밀부 보호부재; 및 상기 기밀부 보호부재를 탄성적으로 가압하는 가압부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 기밀부 보호부재가 삽입되도록 상기 리테이너부의 내주면에 요입되는 보호부재삽입홈, 및 상기 보호부재삽입홈과 연통되도록 상기 리테이너부의 둘레를 따라 천공되는 복수의 작동공이 형성되고, 상기 가압부재는, 상기 작동공에 삽입되어 상기 기밀부 보호부재를 가압하는 탄성부재와, 상기 탄성부재가 삽입된 상기 작동공에 체결되어 상기 탄성부재가 이탈되지 않도록 압박하는 체결부재를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 기밀부 보호부재로의 이물질 유입을 차단하기 위해 상기 리테이너부의 외측에 설치되고 상기 조인트 내관의 표면에 접촉되는 이물질차단부재를 더 구비한다.

상기 기밀부 보호부재는 중공홀을 갖는 링 형상으로 형성되고 내주면에 상기 볼부의 외표면에 기밀적으로 안착되도록 곡면부가 형성될 수 있다.

아울러, 상기 탄성부재의 탄성력을 상기 기밀부 보호부재에 고르게 인가하기 위해 상기 기밀부 보호부재의 외면에 설치되는 가압 띠부재를 더 구비하고, 상기 곡면부는 둘레를 따라 돌출되는 복수의 기밀돌기가 형성되고, 상기 이물질 차단부재는 상기 리테이너부에 고정되는 차단부재몸체와, 상기 차단부재몸체의 하단에 설치되어 상기 조인트 내관의 표면에 접촉되는 브러쉬를 포함할 수 있다.

한편, 상기 기밀부재는 상기 볼부와 상기 볼하우징부의 내면과의 사이 중앙 부분에 채워져 내장되는 파우더패킹과, 상기 파우더패킹의 좌우측에 내장되는 링형 패킹으로 구성되고, 상기 파우더패킹을 삽입하기 위해 상기 볼하우징부에 형성된 주입로와, 상기 주입로로 패킹물질을 주입하기 위해 설치되는 패킹실린더를 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 배관용 볼 조인트장치에 의하면, 조인트 내관 및 조인트 외관의 외측 틈새 부분에 기밀부 보호부재가 설치되어 있으므로 지반에 매설되어 있는 경우에는 토사와 같은 이물질의 유입을 차단하고, 대기나 수중에 설치된 경우 외부로부터 먼지, 빗물이나 물의 유입을 차단할 수 있어서 이물질의 고착에 따른 조인트 내관의 선회운동 불량을 미연에 방지할 수 있다. 이로 인해 배관의 변형이나 손상을 방지할 수 있고, 링형 패킹 및 파우더패킹 등과 같은 부품의 부식, 변형 및 손상을 방지할 수 있으므로 작동의 안정성과 내구성을 향상시킬 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 배관용 볼 조인트장치의 기밀부 보호부재는 가압부재에 의해 탄성적으로 이동 가능하게 구성된 것이므로 조인트 내관이 선회운동을 수행하더라도 선회 각도에 따라 탄성적으로 이동되면서 기밀상태를 항상 안정적으로 유지할 수 있고, 이물질 유입을 효과적으로 차단할 수 있다. 또한 기밀부 보호부재는 배관 내부로 유동되는 유체의 누출을 최종적으로 한번 더 차단하는 기능을 수행할 수 있어서 기밀 특성이 배가되므로 품질과 상품성이 향상되는 효과가 있다.

도1은 종래 마그네틱 인젝숀 볼 조인트 장치를 설명하기 위한 도면,
도2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 볼 조인트장치를 나타낸 단면도,
도2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 볼 조인트장치의 요부 확대 단면도,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 볼 조인트장치의 요부를 나타낸 확대분리 사시도,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 볼 조인트장치의 변형예를 나타낸 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도2a 내지 도4에 의거하여 상세히 설명하고, 도2a 내지 도4에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다. 한편 각 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다.

도2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 볼 조인트장치를 나타낸 단면도, 도2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 볼 조인트장치의 요부 확대 단면도, 도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 볼 조인트장치의 요부를 나타낸 확대분리 사시도이다.

도2a 내지 도3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 볼 조인트장치는 일측 배관(P1)에 결합되는 조인트 외관(1), 타측 배관(P2)에 결합되는 조인트 내관(2), 조인트 외관(1)과 조인트 내관(2)의 접속 부위에 내장되는 기밀부재(3), 조인트 외관(1)과 조인트 내관(2)의 접속 부위로의 이물질 유입을 차단하는 기밀부 보호부재(4) 및 가압부재(5)를 구비한다.

조인트 외관(1)은 일측 배관(P1)에 결합되는 몸체부(11)와, 이 몸체부(11)에 일단이 접속되고 타단에 리테이너부(12b)가 형성되며 내측에 볼수용공간(12c)이 마련된 볼하우징부(12)를 구비한다.

볼하우징부(12)는 대략 원통 형상으로 형성된 하우징몸체(12a)의 일단이 용접 결합방식으로 몸체부(11)에 접속되고 하우징몸체(12a)의 타단에 중심부를 향해 리테이너부(12b)가 일체로 연장, 형성된 것으로, 리테이너부(12b)의 둘레를 따라 등각도로 다수 개의 작동공(121)이 천공되어 있다.

조인트 내관(2)은 타측 배관(P2)에 결합되고 원통형 파이프 형상으로 형성된 연결부(21)와, 이 연결부(21)에 일체로 형성되어 볼하우징부(12)의 내측에 마련되는 볼수용공간(12c)에 삽입되는 볼부(22)로 구성되어 있다.

기밀부재(3)는 볼부(22)와 볼하우징부(12)의 내면과의 사이에 내장되는 부재로서, 볼부(22)와 볼하우징부(12)의 내면과의 사이에 내장되되, 중앙 부분에 채워져 형성되는 파우더패킹(31)과, 이 파우더패킹(31)의 좌우측에 내장되는 링형 패킹(32)으로 구성되어 있다.

파우더패킹(31)은 파우더나 입자 형태로 형성된 패킹물질이 후술되는 패킹실린더(6)를 통해 주입되어 형성되는 것이고, 링형 패킹(32)은 고리형으로 형성된 패킹재를 삽입하여 구성한다.

그리고, 링형 패킹(32)은 중앙 부위에 채워지는 패킹용 파우더의 누출을 방지하는 동시에 패킹용 파우더가 적절한 밀도로 채워지도록 하기 위해 파우더패킹(31)을 중심으로 좌우측으로 금속압축씨일(321,metal compression seal)과 차단용씨일(322,comtainment seal)이 차례로 삽입되어 구성된다.

여기서, 차단용씨일(322)은 내열 특성과 기밀성이 우수한 것으로 알려진 흑연입 테프론 섬유 아라미드 섬유 패킹(GFO, aramid fiber packing), 그라파이트 섬유 패킹(Graphite fiber packing) 등을 적용할 수 있다.

한편, 조인트 외관(1)의 볼하우징부(12)에는 상기한 파우더패킹(31)을 삽입하기 위해 주입로(122)가 형성되고, 이 주입로와 대응하는 볼하우징부(12)의 외면에는 패킹파우더 입자를 주입하기 위해 패킹실린더(6)가 설치되어 있다.

패킹실린더(6)는 볼하우징부(12)의 둘레를 따라 복수 개가 일정한 각도로 이격되어 둘레를 따라 배치되어 있다. 이때, 패킹실린더(6)의 형성 수량은 조인트 외관(1)이나 조인트 내관(2)이 설치되는 배관(P1,P2)의 관경이 증가함에 따라 증가하게 되는데, 통상의 관경 사이즈 20 내지 65A일 경우 2개, 80 내지 150A일 경우 3개, 200 내지 250A일 경우 5개, 300 내지 350A일 경우 6개, 400 내지 450A일 경우 8개, 500 내지 1000A일 경우 10개가 원주방향을 따라 등각도로 설치된다.

이러한, 패킹실린더(6)는 본 실시예에서 볼하우징부(3)의 둘레인 원주방향을 따라 한 열로 구성되어 있지만, 보다 완벽하게 기밀을 유지하고자 하는 경우에는 2개 이상의 열을 갖도록 구성할 수도 있다.

또한, 패킹실린더(6)는 볼하우징부(12)에 형성되고 주입로를 갖는 실린더몸체(61), 이 실린더몸체(61)에 체결되고 중앙에 주입로를 갖는 주입돌부(62a)가 형성된 실린더연결부재(62), 및 실린더연결부재(62)의 주입로 상부에 체결되는 실린더캡(63)으로 구성되어 있다.

전술한 패킹실린더(6)는 패킹파우더를 충진하거나 보충하고자 할 경우 실린더캡(63)을 해제하고 주입도구(미도시)를 이용하여 패킹물질을 주입한 후 다시 체결하는 방식으로 주입작업을 간편하게 수행할 수 있는 것으로, 도2b에 도시된 구조 외에도 다양한 구조로 형성될 수 있다. 예컨대, 전술한 배경기술의 설명 부분에 기재된 매립형 단열이중관용 신축조인트장치(등록특허 등록번호 제10-0816716호 참조)에 개시된 것을 적용할 수 있다.

한편, 기밀부 보호부재(4)는 리테이너부의 내주면에 설치되어 대응하는 조인트 내관(2)의 외표면에 안착되는 부재로서, 중공홀을 갖는 링 형상으로 형성되고 내주면이 볼부(22) 또는 연결부(21)에 안착된다. 본 실시예에서는 도2b에 도시된 바와 같이 볼부(22)의 외표면에 기밀적으로 안착되도록 곡면부(41)가 형성된 구조로 되어 있다.

그리고, 기밀부 보호부재(4)는 조인트 내관(2)이나 조인트 외관(1)으로 인가되는 부하에 대응하여 보다 효과적으로 선회운동을 수행할 수 있도록 곡면부(41)의 내주면 둘레를 따라 돌출되는 복수의 기밀돌기(42)가 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 기밀부 보호부재(4)에 복수의 기밀돌기(42)가 형성되면 다단으로 기밀을 유지하면서도 볼부(22)의 표면에는 기밀돌기(42)의 단부만이 접촉되는 것이므로 접촉면적이 최소화되어 마찰저항이 감소되므로 볼부(22)의 선회운동이 보다 효과적으로 수행된다.

또한, 기밀부 보호부재(4)는 단열 특성을 갖는 소재는 단열성, 내열성, 낮은 마찰계수를 갖는 소재라면 특별한 제한없이 선택하여 적용할 수 있다. 본 실시예에서는 기밀부 보호부재(4)로서 내열 실리콘수지로 형성된 것이 적용되지만, 조인트 내관(2) 내부로 유동되는 유체의 종류에 따라 테프론(TEFLON)과 같이 불소탄화물계 섬유를 편조하여 제작한 것을 적용할 수 있다

아울러, 조인트 외관(1)의 리테이너부(12b)에는 도3의 확대부에 도시된 바와 같이 상기한 기밀부 보호부재(4)의 삽입을 위해 내주면에 보호부재삽입홈(123)이 요입되어 있고, 이 보호부재삽입홈(123)과 연통되도록 리테이너부(12b)의 둘레를 따라 소정 각도로 복수의 작동공(121)이 천공되어 있다.

한편, 가압부재(5)는 기밀부 보호부재(4)를 탄성적으로 가압하는 부재로서, 리테이너부(12b)의 작동공(121)에 삽입되어 기밀부 보호부재(4)를 가압하는 탄성부재(51)와, 이 탄성부재(51)가 삽입된 상태에서 이탈되지 않고 탄성적으로 내장될 수 있도록 작동공(121)에 체결되는 체결부재(52)로 구성되어 있다,

그리고, 탄성부재(51)는 압축코일스프링이 선택되어 적용되고, 체결부재(52)는 체결된 상태에서 외부로 볼트머리가 돌출되지 않도록 세트 스크류가 선택, 체결되는 것이 바람직하다.

아울러, 기밀부 보호부재(4)는 외면에 설치되는 가압 띠부재(7)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 이 가압 띠부재(7)는 탄성을 갖는 박판을 이용하여 작동공(121)의 이격거리 정도의 길이를 갖는 띠 형상으로 형성한 것으로 탄성부재(51)의 탄성력을 기밀부 보호부재(4)에 고르게 인가하는 기능을 수행한다.

도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 볼 조인트장치의 변형예를 나타낸 단면도이다.

도4를 참조하면, 변형예에 따른 배관용 볼 조인트장치는 일측 배관(P1)에 결합되는 조인트 외관(1), 타측 배관(P2)에 결합되는 조인트 내관(2), 조인트 외관(1)과 조인트 내관(2)의 접속 부위에 내장되는 기밀부재(3), 조인트 외관(1)과 조인트 내관(2)의 접속 부위로의 이물질 유입을 차단하는 기밀부 보호부재(4) 및 가압부재(5)를 구비하는 한편 기밀부 보호부재(4)의 외측에 배치되는 이물질 차단부재(8)를 더 구비한다.

이물질 차단부재(8)는 기밀부 보호부재(4)로의 이물질 유입을 차단하기 위해 리테이너부(12b)의 외측에 설치되고 조인트 내관의 표면에 접촉되는 구성요소이다.

이물질 차단부재(8)는 기밀부 보호부재(4) 방향으로 토사와 같은 이물질의 유입을 차단할 수 있다면 특별히 구조나 형태에 제한은 없지만, 본 실시예에서는 리테이너부(12b)에 고정되는 차단부재몸체(81)와, 차단부재몸체(81)의 내주면(하단 부분)에 설치되어 조인트 내관(2)의 표면에 접촉되는 브러쉬(82)로 이루어진다. 이때, 차단부재몸체(81)는 리테이너부(12b)의 외면에 형성된 체결공이 체결되는 접속프랜지(811)와 이 접속프랜지(811)에 단면 구조가 대략 "ㄴ" 자 형상으로 연장되는 브러쉬 설치부(812)로 구성되어 있다. 여기서, 브러쉬(82)는 금속 미세선이나 내열성 섬유사로 구성되는 것이 바람직하다.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 볼 조인트장치의 작용을 설명한다.

전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 볼 조인트장치의 조립 과정을 간략하게 살펴보면, 조인트 내관(2)의 볼부에 링형 패킹(32)을 조립하고, 조인트 외관의 몸체부(11)를 위치시킨 다음 패킹실린더(6)가 결합된 볼하우징부(12)를 용접한다. 이후, 패킹실린더(6)를 통해 볼부(22)와 볼하우징부(12)의 내면과의 사이로 패킹파우더을 주입하여 파우더패킹(31)을 형성한다.

그리고, 리테이너부(12b)의 보호부재삽입홈(123)에 기밀부 보호부재(4)를 삽입하고, 복수의 작동공(121)에 각각 탄성부재(51)를 삽입하고 체결부재(52)를 체결하게 되면 도2a에 도시된 형태로 조립, 완료되는데, 이러한 조립방식은 이해를 돕기 위해 하나의 조립방법을 예시한 것으로 이 방법에 제한됨이 없이 여러 가지 방법으로 조립할 수 있다.

이와 같이 조립된 배관용 볼 조인트장치를 대기, 수중, 또는 지반 내부에 시공한 일측 배관(P1) 및 타측 배관(P2) 사이에 삽입하고, 조인트 내관(2) 및 조인트 외관(1)에 용접 작업을 수행하여 배관과 연결시킨 다음 유체를 공급하게 되면 볼부(22)와 볼하우징부(12) 내측 접속부위에 위치된 차단용씨일(322) 및 금속압축씨일(321)에 의해 유체의 누설을 1차적으로 차단하는 기능이 수행되고, 파우더패킹(31)에 의해 배관 내부 유체의 누설을 2차적으로 차단하는 기능이 수행된다. 아울러, 리테이너부(12b)와 접한 부위에 위치한 차단용씨일(322) 및 금속압축씨일(321)은 3차적으로 기밀을 유지하게 된다.

그리고, 기밀부 보호부재(4)는 리테이너부(12b)의 내주면에 설치되어 대응되는 볼부(22)의 외표면에 안착되어 있으므로 지반에 매설되어 있는 경우에는 토사와 같은 이물질의 유입을 차단하고, 대기나 수중에 설치된 경우 외부로부터 먼지, 빗물이나 물이 유입되지 않도록 기밀을 유지하여 내측의 링형 패킹(32) 및 파우더패킹(31)을 보호하게 된다.

특히, 도4에 도시된 바와 같이 이물질 차단부재(8)가 추가로 구성된 경우에는 브러쉬(82)에 의해 토사와 같은 고형 이물질을 1차로 걸려내게 되므로 기밀부 보호부재(4)의 곡면부(41)와 볼부(22)의 표면 사이로 입자 형태의 이물질 유입을 사전에 차단하여 미세한 틈새 형성을 원천적으로 방지할 수 있다. 이로 인해 그 내측에 위치한 기밀부 보호부재(4)는 고형 이물질에 의해 오염되지 않으므로 액상의 이물질만을 효과적으로 차단할 수 있게 되어 볼 조인트장치의 금속성 부품의 부식을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있다.

한편, 상기한 바와 같은 상태에서 배관의 내부로 유동되는 유체의 온도, 압력 등 이송유체 자체의 내부 요인 변화나, 배관이 시공되는 공간인 대기, 지중 및 수중에서의 온도, 압력, 하중 등 외부 요인 변화로 인해 일측 및 타측 배관에 회전모멘트가 작용되면 조인트 내관(2)이 선회운동을 수행하게 된다. 이와 같이 조인트 내관(2)이 선회운동을 수행하게 되면 볼부(22)의 표면이 기밀부재(3)의 표면을 타고 각운동을 시행하게 되고, 각운동 되는 볼부(22) 표면으로부터 가압력을 인가받는 기밀부 보호부재(4) 부분은 탄성부재(51)에 의해 탄성적으로 이동 가능하게 설치되어 있으므로 눌러지게 된다. 이와 동시에 기밀부 보호부재(4) 중에서 내측으로 이동되는 부분과 대향되는 방향에 해당되는 부분은 틈새 간격이 상대적으로 벌어지게 되는데, 이때 해당 부분에 위치한 탄성부재(51)의 탄성력에 의해 기밀부 보호부재(4)가 이동되면서 여전히 곡면부(41)가 볼부 표면에 밀착되므로 기밀상태를 안정적으로 유지할 수 있는 작용을 수행한다.

이와 같이 본 발명에 따른 배관용 볼 조인트장치는 조인트 내관(2)이 선회운동을 수행하더라도 내측에 위치한 기밀부 보호부재(4)가 선회 각도에 따라 탄성적으로 이동되면서 기밀상태를 항상 안정적으로 유지할 수 있으므로 이물질 유입을 효과적으로 차단할 수 있어서 작동의 안정성 및 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한 기밀부 보호부재(4)는 배관 내부로 유동되는 유체의 누출을 최종적으로 한번 더 차단하는 기능을 수행할 수 있어서 기밀 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 배관용 볼 조인트장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않은 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

상기한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

1:조인트 외관 11:몸체부
12:볼하우징부 12a:하우징몸체
12b:리테이너부 12c:볼수용공간
121:작동공 122:주입로
2:조인트 내관 21:연결부
22:볼부 3:기밀부재
31:파우더패킹 32:링형 패킹
321:금속압축씨일 322:차단용씨일
4:기밀부 보호부재 41:곡면부
42:기밀돌기 5:가압부재
51:탄성부재 52:체결부재
6:패킹실린더 61:실린더몸체
62:실린더연결부재 63:실린더캡
7:가압 띠부재 8:이물질 차단부재
81:차단부재몸체 82:브러쉬
P1:일측 배관 P2:타측 배관

Claims (6)

1. 배관용 볼 조인트장치에 있어서,
   일측 배관에 결합되는 몸체부와, 상기 몸체부에 일단이 접속되고 타단에 리테이너부가 형성되며 내측에 볼수용공간이 마련된 볼하우징부를 구비한 조인트 외관;
   타측 배관에 결합되는 연결부와, 상기 연결부에 일체로 형성되어 상기 볼수용공간에 삽입되는 볼부를 구비한 조인트 내관;
   상기 볼부와 상기 볼하우징부의 내면과의 사이에 내장되는 기밀부재;
   상기 리테이너부의 내주면에 설치되어 대응되는 상기 볼부의 외표면에 안착되는 기밀부 보호부재; 및
   상기 기밀부 보호부재를 탄성적으로 가압하는 가압부재를 포함하고,
   상기 기밀부재는 상기 볼부와 상기 볼하우징부의 내면과의 사이 중앙 부분에 채워져 내장되는 파우더패킹과, 상기 파우더패킹의 좌우측에 내장되는 링형 패킹으로 구성되고,
   상기 파우더패킹을 삽입하기 위해 상기 볼하우징부에 형성된 주입로와, 상기 주입로로 패킹물질을 주입하기 위해 설치되는 패킹실린더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배관용 볼 조인트장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 기밀부 보호부재가 삽입되도록 상기 리테이너부의 내주면에 요입되는 보호부재삽입홈, 및 상기 보호부재삽입홈과 연통되도록 상기 리테이너부의 둘레를 따라 천공되는 복수의 작동공이 형성되고,
   상기 가압부재는, 상기 작동공에 삽입되어 상기 기밀부 보호부재를 가압하는 탄성부재와, 상기 탄성부재가 삽입된 상기 작동공에 체결되어 상기 탄성부재가 이탈되지 않도록 압박하는 체결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관용 볼 조인트 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 기밀부 보호부재로의 이물질 유입을 차단하기 위해 상기 리테이너부의 외측에 설치되고 상기 조인트 내관의 표면에 접촉되는 이물질차단부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배관용 볼 조인트장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 기밀부 보호부재는 중공홀을 갖는 링 형상으로 형성되고 내주면에 상기 볼부의 외표면에 기밀적으로 안착되도록 곡면부가 형성된 것을 특징으로 하는 배관용 볼 조인트장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 탄성부재의 탄성력을 상기 기밀부 보호부재에 고르게 인가하기 위해 상기 기밀부 보호부재의 외면에 설치되는 가압 띠부재를 더 구비하고,
   상기 곡면부는 둘레를 따라 돌출되는 복수의 기밀돌기가 형성되고,
   상기 이물질 차단부재는 상기 리테이너부에 고정되는 차단부재몸체와, 상기 차단부재몸체의 하단에 설치되어 상기 조인트 내관의 표면에 접촉되는 브러쉬를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관용 볼 조인트장치.
6. 삭제

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