KR101548113B1 - 플렉시블 조인트 - Google Patents

Abstract

산과 골이 교차하는 주름으로 가요성을 부여한 플렉시블관을 연결관으로 사용하려면 타 배관과 결합 시 누수 또는 누설 없이 연결할 수 있도록 연결구를 설치하여 플렉시블관의 장점인 가요성을 가진 단위 결합체로 사용되는 플렉시블 조인트에 관한 것이다.
본 발명은 주름을 압착한 후 다겹의 경사면으로 형성한 관말을 접합면으로 하고 결합용 너트를 플렉시블관에 직접 심는 구조를 하여 종래의 직관과 나팔턱을 형성하여 결합용 너트를 형성하기 위해 요구된 과중한 원가 부담과 공해 공정을 제거하고 효율적이고 경제적인 연결구를 설치할 수 있도록 하며 나팔턱에 의한 접합면의 금속면 대 금속면의 접합구조가 구부림과 뒤틀림 시 빠지거나 누설되는 등의 문제를 해결하여 결국 경제적이고 우수한 기밀을 확보하는 플렉시블 조인트의 구조를 이루려는 것에 관한 것이다.

Description

플렉시블 조인트 {a flexible joint}

얇은 금속관에 산과 골의 주름으로 가요성을 부여한 플렉시블관은 굴절이 용이한 특성으로 다양한 배관 시스템에 적용된다. 그러나 플렉시블관(2)은 그 자체로 다른 일반적인 배관에 직접 연결할 수 없어 플렉시블관의 양단에 결합용 너트(1)를 설치하여 타 배관과 결합할 수 있는 중간 연결구(3)와 결합하는 단위 결합체로 구성하여 냉온수, 가스, 팬코일, 소방 등의 배관에 연결관으로 사용되며 그 목적에 따라 고유의 색을 코팅하거나 피복(7)을 입혀 사용하는 것을 플렉시블 조인트라 한다.

이러한 플렉시블 조인트를 구성하는 중간 연결구와 결합하는 결합용 너트를 플렉시블관의 외주면에 설치 시 이탈을 방지하기 위하여 종래에는 플렉시블관에 이탈 방지턱을 형성한 연결체를 용접으로 연결하는 비싼 방법 외에 일반적으로 두 가지가 사용된다.

그 하나는 도2의 (a)와 같이 플렉시블관의 외주면의 주름을 압착한 압착부(23) 다음의 골에 이탈방지링(4)을 삽입 설치하는 방법과 도2의 (b)와 같이 관말에 다수 개의 주름을 다단계의 공정을 거쳐 직관(24)으로 한 후 그 끝단을 나팔 같이 벌린 나팔턱(25)을 형성하는 방법이 있다.

본 발명은 패킹 부재를 사용하지 않는 플렉시블관의 접합면과 중간 연결구의 접합부 간에 금속면 대 금속면이 직접 접합을 이루는 플렉시블 조인트에 관한 것이다.

플렉시블관의 조인트를 이루기 위하여 플렉시블관의 외주면에 결합용 너트를 설치하는 방법으로 종래의 용접방법 외의 두가지 배경기술에 관하여 기술 한다.

도2의 (a)는 플렉시블관의 외주면에 이탈 방지링(4)을 설치하는 방법은 주름을 압착한 압착부(23) 다음의 골에 결합용 너트가 이탈되지 않도록 링을 설치하는 방법이다.

플렉시블관은 조관의 특성 상 대체로 내외경이 진원도가 낮아 접합면으로 부적합할 뿐 아니라 조관에 수반되는 용접선에 의한 홈은 이 역시 접합면으로 사용하기에 구조적인 문제가 된다. 그러므로 이러한 플렉시블관의 주름을 압착하여 끝단에 형성되는 접합면 역시 진원도가 낮고 용접선에 의한 홈이 남으며 압착으로 겹쳐진 테두리도 수평을 이루지 못하고 두께도 균일하지 않은 구조이다. 특히 주름의 산이 압착된 압착산은 각도가 바르지 않고 두께도 균일하지 않아 이 압착부 전체의 구조를 왜곡하여 압착 시 압착면(22)이 비록 평면을 형성한 것 같아도 금속면 대 금속면의 접합면으로 사용하려면 왜곡구조를 보정할 수 있는 패킹 부재를 삽입하여야 한다.

도2의 (b)는 몇개의 주름을 펴고 형성한 직관부(24)의 외주면에 나팔 형상으로 나팔 턱(25)을 이루어 이탈 방지턱을 형성하여 결합용 너트가 이탈되지 않도록 하는 방법이다. 이와 같이 직관을 형성한 후 나팔 형상으로 벌리는 방법은 패킹 부재를 사용하지 않고 중간 연결구의 금속면 대 나팔턱의 전면부를 금속면의 접합면으로 직접 접합 구조로 가장 널리 사용되고 있다.

그러나 이 구조는 나팔턱의 두께가 0.25 때로는 0.2미리미터 얇은 홑겹이 온전히 결합용 너트의 걸림면과 중간 연결구와의 밀착력을 의존하게 되는 데 나팔턱이 홑겹에 가장자리가 턱이 없는 구조로 되어 있어 그 자체 기밀에 때때로 문제가 생길 뿐 아니라 특히 현장에서 배관 작업 시 종종 발생하는 플렉시블관이 뒤틀어 지거나, 구부러 지거나, 당겨 지거나 하면 중간 연결구와 결합용 너트 사이에서 빠져나와 불완전한 접합으로 기밀에 심각한 문제가 된다.

더 나아가 이러한 구조는 나팔턱 구조는 주름을 펴는 공정, 직관형성 공정, 마무리 절단 공정 그리고 그라인딩 공정 등 인력이 과다 투입되고 소음과 분진 등의 공해를 수반하는 공정으로 구성되어 있어 비경제적이고 비효율적인 제품이다.

본 발명은 위와 같이 접합면이 금속면 대 금속면의 직접 접합 구조로는 사용하기에 부적합한 방법인 주름을 압착하여 형성한 플렉시블관의 관말의 압착면으로 나팔턱을 사용하였던 종래의 구조를 중간 연결구의 접합부와 금속면 대 금속면의 직접 접합이 가능한 구조로 사용하려는 것이다.

종래의 플렉시블관의 압착 면이 패킹을 설치하는 접합면이나 플렉시블관의 산을 압착하는 단순 공정에 금속면 대 금속면의 접합으로 기밀을 유지할 수 있도록 진원부를 형성하고 균일한 평면부를 형성하며 용접선에 의한 홈이 보완되도록 기밀이 보장될 수 있는 구조를 이루고 현장의 설치 공정에 자주 발생하는 현상인 플렉시블관을 비틀거나 구부리거나 꼬거나 하는 각종의 여건에도 기밀이 확고히 보장되는 구조를 이루려는 것이다.

본 발명은 종래의 압착면에서 구조의 안정성으로 가장 핵심적인 접합면를 이루었던 테두리 부분을 외형 유지의 틀로만 사용하고 접합면의 기능으로는 제외하려는 것이다. 따라서 테두리 내측면만을 중간 연결구에 적합하게 접합면으로 변형하며 이 변형을 다겹이 보완하는 구조를 이루려는 것이다.

플렉시블관의 주름을 압착한 압착부(23)의 테두리는 외형이 일그러져 있고, 평면성이 낮으며, 각도는 기울어져 있고, 진원도가 가장 낮는 등 형상 왜곡이 심한데도 산이 접혀져 입체적 구조를 이루고 있어 접합면으로 활용할 정도로 변형과 수정이 어렵다. 그래서 종래에는 압착부의 전면인 압착면 전체를 탄력성이 큰 패킹으로 보정하여 접합면으로 사용하였다. 탄력성이 작은 패킹을 사용할 경우에는 보정력이 부족하여 누설이 발생할 정도로 왜곡이 심하다. 그럼에도 종래의 접합면에 테두리를 포함하였던 이유는 압착면의 골격 역할을 하기 때문이다. 그러므로 본 발명에서는 이러한 왜곡된 테두리를 접합면으로는 사용하지 않지만 가장 자리의 형상의 골격을 유지하는 기능의 장점을 활용하게 된다. 이 기능의 활용으로 종래의 나팔턱에 의한 결합구조에서는 상상도 할 수 없는 꽈배기 같은 뒤틀림 구조나 극심한 굴절에도 기밀 기능을 할 수 있게 하는 중요한 버팀 기능을 하도록 하려는 것이다.

압착부(22)의 테두리 내측은 비록 다겹으로 이루어져 있지만 중간 연결구의 압착력을 수용하기에는 구조적으로 너무 약하다. 그러므로 이러한 다겹의 압착면은 이탈방지링(4) 또는 결합용 너트의 내향 돌출부(33)로 된 삽입 지지부(32)가 뒤에 설치되어 중간 연결구의 압착력에 대응하여 지탱하는 역할을 하여야 한다.

이렇게 하여 구조적으로 견고한 구조력을 발휘하는 압착부의 테두리(21)와 다겹의 압착부의 뒤의 골에 설치되는 삽입 지지부의 버팀 구조에 힘입어 결합용 너트와 나사 조임으로 중간 연결구의 접합부가 플렉시블관의 접합면을 압착하게 되면 다겹의 압착부는 함께 늘어나고 얇아지며 형상을 변형되면서 다겹의 경사진 홈을 이루어 정상적인 접합구조에서도 월등한 접합력을 유지하고 종래의 나팔턱 접합구조에서는 결코 기대할 수 없었던 꼬이고 접히고 뒤틀린 결합구조에도 기밀을 확고히 보장할 수 있는 접합 구조를 이루도록 하려는 것이다.

공정이 단순하여 종래에 가장 많이 사용되는 플렉시블관의 산을 압착하는 공정을 사용하고도 금속 대 금속의 접합이 가능한 정밀구조를 위한 진원과 균일한 평면성 그리고 용접에 의한 홈의 문제를 해결하는 기밀을 확보하는 접합면을 이루어 중간 연결구와의 접합 구조를 이루게 된다. 더 나아가 접합면에 중간 연결구와의 접합을 위한 형상 변형이 다겹에 의하여 중첩적으로 수용되는 구조라 다수 겹에 의한 탄력성과 인장력 그리고 형상 보존력과 구조력을 가지고 있어 작은 조임력으로 더 우수한 기밀기능을 기대할 수 있다.

이리하여 종래의 이탈 방지턱 설치 구조를 형성하기 위하여 주름관의 직관부 형성과 나팔 형 이탈 방지턱을 채택하는 구조가 주름을 펴고 직관을 형성한 후 나팔을 형성하는 필수 공정에 필요로 하였던 과다한 가공비와 인건비 그리고 소음 분진등의 공해를 수반하는 어려운 공정을 투입하고도 시공 현장에서의 꼬이고 뒤틀리고 굽혀진 열악한 구조에서는 기밀에 많은 문제점들을 노출하고 있으나 본 발명은 쉽고 간단한 공정에도 이들 시공현장에서의 열악한 구조에도 탁월한 기밀을 보장할 수 있어 원가절감과 시공성 그리고 기밀 유지성에 탁월한 성능을 기대할 수 있다.

도1은 본 발명의 대표도와 일부 단면도
도2는 종래의 발명과 본 발명의 비교도
도3은 본 발명의 또 다른 구조도
도4는 본 발명의 또 다른 일부 단면도

본 발명을 상세히 설명하면 플렉시블 조인트의 결합구조는 플렉시블 관(2), 플렉시블관의 양단에 설치하는 결합용 너트(1), 양 결합용 너트와 결합하는 통칭 레듀샤, 니플, 소켓, 티, 너트, 엘보, 밸브 등으로 플렉시블관의 접합면과 접합하는 중간 연결구(3)를 기본 구성품으로 하며 필요에 따라 플렉시블관의 접합면과 중간 연결구의 접합면 사이에 패킹(5)부재를 설치하여 여타의 배관에 연결하도록 하고 있다.

플렉시블관에 관 말단에 형성하는 접합면은 플렉시블관의 관말에 주름을 압착한 압착부(23)에 생긴 평면으로 된 전면의 압착면(22) 전체를 종래와 같이 패킹부재를 설치하는 접합면으로 사용할 수 있고 본 발명과 같이 압착면에서 테두리(21)를 제외하고 테두리와 동심원상으로 단차를 두어 오목한 凹형의 내측면을 접합면(26)할 수 있고 이 방식에 추가하여 외측 凸형의 테두리를 패킹(5)부재를 설치하여 이중의 접합구조로 사용할 수 있으며 종래와 같이 끝단을 나팔과 같이 벌린 나팔 턱(25)으로 접합면을 이룰 수 있다. 더 나아가 도3과 같이 절단된 골과 산 사이의 끝단의 산이 이루는 테두리 내측을 접합면(26)으로 사용할 수 있으나 이 때는 산의 내주면에 보강링(6)을 삽입하여 구조를 보강하여 사용할 수도 있다.

종래의 금속면 대 금속면의 직접 접합구조가 플렉시블관의 나팔턱이 테두리와 내측면이 동일한 두께의 홑겹인 데 비하여 본 발명은 플렉시블관의 압착된 주름의 압착부가 구조력을 지니는 테두리와 내측면의 다겹에 의한 구조적의 특성을 접합면의 형성에 활용하려 한다. 종래의 나팔턱이 테두리와 내측면의 두께 차이가 없어 중간 연결구의 접합부와 결합용 너트의 삽입 지지부 사이에 접합 결합 시 꼬이거나 뒤틀리거나 굽혀 지는 등 시공 조건이 열악할 때 빠지기 쉬워 구조적으로 기밀에 문제점이 많아 시공에 제약이 많다. 그러나 본 발명은 테두리가 내측면의 것 보다 두껍고 돌출되어 위와 같은 시종 조건이 열악한 구조에도 대단히 안정적이고 견고한 구조를 이루게 된다.

두께가 얇은 플렉시블관은 재질의 특성상 그 자체로는 중간 연결구의 접합부와 접합할 시 구조의 안정성을 기대할 수 없으나 그 자체 인장성이 강하고 성형성이 있다. 특히 다겹의 중첩 구조는 구조의 안정성을 보강하고 탄력성과 변형 흡수성과 회복력을 복합적이고 가장 자리의 테두리는 두껍고 볼록한 입체적 구조로 되어 있어 형상 유지력이 강하며 더 나아가 다수의 주름이 중첩되면 유지력은 배가 된다. 따라서 본발명은 이러한 구조와 기능적 장점을 접합구조의 반영하고 있는 것이다.

플렉시블관의 압착부(23)의 뒤에는 종래에도 이탈방지링으로 된 삽입 지지부를 가졌다. 그러나 이 압착부의 전면 압착면에 중간 연결구를 접합한다고 기밀이 잡히는 것이 아니다. 플렉시블관의 주름의 골의 형상과 크기가 일정하지 않고 진원도 아니므로 지지구조와 균일한 밀착도를 화보하는 것이 대단히 어렵다. 더우기 이미 지적하였듯이 압착산은 두께는 울퉁불퉁하여 일정하지 않으며 이에 따른 접합면도 표피적으로는 평면으로 보이나 구조 자체는 균일하지 않아 그 자체 금속면 대 금속면의 직접 접합구조로 도저히 사용할 수 없어 패킹 부재를 필수적으로 사용한다.

플렉시블관의 압착한 주름 뒤에 설치하는 결합용 너트의 내측 돌출부 혹은 이탈 방지링 등으로 삽입되어 압착부(23)의 뒤에 삽입하는 삽입 지지부(32)가 삽입되는 골은 하부가 펴지기 쉬운 구조여서 접합면으로 사용하기에 부적합하다. 결국 적합한 변형을 이루려면 압착면 테두리 측으로 중간 연결구의 작은 나사산형의 볼록띠로 된 접합부가 지지 구조부와 압착부를 사이에 두고 압착으로 접합을 이루게 한다. 이와 같이 압착 시에는 플렉시블관의 凹형 접합면이 나사 산형의 볼록띠로 된 중간연결구 凸형 접합부의 외주면에 비하여 작아야 중간 연결구가 결합용 너트와의 나사 조임에 의한 압착력으로 플렉시블관의 凹형 접합면을 밀고 들어가 밀착 구조로 변형하기가 효과적이고 밀봉 효과는 증대된다. 이러한 구조의 돌출부는 플렉시블관의 접합면을 효과적으로 파고들 수 있어 작은 힘으로 보다 강력한 밀착 기능을 발휘하여 플렉시블관의 접합면이 늘어나고 두께가 변형되어 용접선과 같은 두께로 접합할 수 있어 플렉시블관의 구조적 문제인 용접선에 의한 홈을 보완하고 진원성 그리고 면의 균일성을 확보하여 확실한 기밀구조를 가능하게 한다.

이렇게 접합면을 형성하면 플렉시블관의 압착부의 테두리는 내측면 보다 두껍고 돌출되고 내측면은 테두리와 동심원상으로 단차를 둔 凹형의 접합면(26)으로 구성되어 중간 연결구의 볼록띠로된 접합부가 플렉시블관의 내측면을 압착하게 되면 내측면은 늘어나고 경사지게 변형되어 접합면을 이루게 되고 외측 테두리는 접합구조를 이루는 플렉시블관이 뒤틀리거나 굴절되거나 하더라고 쉽사리 빠지지 않고 기밀을 유지하는 견고한 형상으로 유지하는 근원이 된다. 물론 테두리를 패킹부재를 설치하여 중간 연결구의 접합부와 이중의 복합접합구조를 이루는데 유용하다.

결합용 너트를 플렉시블관의 외주면에 이탈되지 않도록 설치하는 방법으로는 플렉시블관의 골에 별도의 이탈 방지링(4)을 설치하여 결합용 너트의 내주면에 형성한 내향 돌출부가 걸려 이탈이 방지되도록 하는 종래의 방법을 사용할 수도 있고 플렉시블관을 압착하여 외경보다 신장된 압착산의 외경이 이루는 차이를 설치한 결합용 너트의 내향 돌출부가 걸리 이탈을 방지하는 걸림턱으로 사용할 수 있으며 압착한 산의 뒤측 골에 결합용 너트를 압착하여 심는 방법이 있다.

이중 플렉시블관을 압착하여 외경보다 신장된 산의 외경을 걸림턱으로 하는 방법은 플렉시블관의 외주면에 설치하는 결합용 너트의 내주 면의 일측은 중간 연결구(3)와 결합하는 암나사로 된 나사부(11)로 하고 타측은 내주면에 한 줄 이상 환상형으로 내향 돌출 형성한 내향 돌출부(12)를 형성하여 내향 돌출부의 내경이 플렉시블관의 외주면에 겨우 삽입할 수 있는 크기로 하여 압착으로 미세하게 신장된 산을 걸림턱으로 이용하여 결합용 너트를 설치하는 방법이다.

압착한 산의 뒤측 골에 결합용 너트를 압착하여 심는 방법은 코팅 등의 사유로 압착하여 미세하게 신장된 높이로는 충분하지 않거나 보다 강력하고 안정적인 결합구조가 요구되는 곳에 적용하는 방법으로 결합용 너트의 내향 돌출부를 플렉시블관의 관말의 압착부 바로 뒤에 위치하는 골 위에 위치하도록 하여 도3의 압착 후의 그림과 도1의 종 단면과 횡 단면의 그림과 같이 내향 돌출부의 외주면을 따라 외부에서 강제로 압착으로 생기는 단속적인 다수 개의 함몰부(13)로 인하여 내측 돌출부가 축관되어 내경이 내측으로 축소되어 주름의 산의 외경보다도 훨씬 작게 되어 결국은 결합용 너트가 플렉시블 관의 골에 삽입 설치되는 구조이다.

이렇게 설치된 결합용 너트는 플렉시블관의 산과 골의 외경과 밀착되어 상하 또는 좌우에 걸쳐 이탈이 방지되며 유동성을 최소화할 수 있는 설치구조를 이루는 구조를 이루게 되나 결합용 너트의 내향 돌출부가 외부적 함몰에 의하여 부분 변형이 일어나게 되므로 이는 플렉시블관의 압착부 구조을 변형하기 쉽다. 따라서 패킹 부재를 사용하는 구조에는 적합하나 플렉시블관을 나팔 형으로 형성한 단겹에 사용하기에는 불가능할 정도로 까다로운 사용구조이다. 그러나 블렉시블관의 다겹으로 구성되는 테두리 내측의 접합면은 위로는 결합용 너트의 내향돌출부와 테두리의 형상 유지력이 아래로는 뒤에서 받쳐주는 결합용 너트의 내향돌출부의 지지력을 받고 있어 이 사이에 위치하는 플렉시블관의 접합면에 중간 연결구의 돌출부가 접합력을 발휘하면 다겹의 구조적 장점으로 우수한 기밀 보존력을 지니는 형상으로 변형하게 되며 더 나아가 플렉시블 조인트의 뒤틀림 구조나 굴곡 구조나 당기는 구조 등의 열악한 구조에서도 강력한 기밀을 유지할 수 있어 종래의 나팔턱의 홑겹으로 된 구조에 비하여 비교할 수 없을 만큼 강력하고 우수한 결합구조를 이루게 된다.

결합용 너트(1), 플렉시블 관(2), 중간 연결구(3), 이탈 방지링(4), 내향 돌출부(12), 함몰부(13), 보강링(6), 압착부(23), 나팔턱(25).

Claims (4)

1. 산과 골을 연속적으로 교차하여 주름을 이룬 금속관의 양단에 주름을 압착한 압착부(23)에 전면을 압착면으로 형성한 플렉시블관(2)과 일측은 평행 암나사로 하고 타측은 내주 면에 환상으로 내향 돌출 형성한 내향 돌출부(12)를 형성하여 플렉시블 관의 외주면에 설치되는 결합용 너트(1)와 일측은 평행나사와 끝단을 플렉시블관의 접합면에 접합하는 접합부(31)로 구성하여 결합용 너트와 나사 결합하고 타측은 외부의 배관과 결합하도록 나사로 형성한 중간 연결구(3)로 구성 결합되는 플렉시블 조인트에 있어서,
   일측의 끝단에 돌출하여 환상으로 띠를 이룬 볼록띠로 접합부(31)를 형성한 중간 연결구의 접합부가 결합용 너트와 나사 조임으로 가장 자리는 돌출 형성한 테두리(21)와 테두리 내측은 함께 경사면으로 凹형의 홈을 형성한 다겹 중 전면을 테두리와 동심원상으로 단차를 둔 凹형의 접합면(26)으로 압착부를 형성한 플렉시블관의 접합면을 압착하여 접합구조를 이루는 플렉시블 조인트.
2. 제1항에 있어서,
   플렉시블관의 외주면에 단속적으로 다수 개소를 외부의 압착력으로 함몰시켜 원형으로 배치한 함몰부(13)에 의하여 내경이 축소된 환상형의 내향 돌출부가 플렉시블관의 골에 밀착 삽입 설치되는 결합용 너트와 플렉시블관의 결합구조를 이룬 플렉시블 조인트.
3. 제1항에 있어서,
   플렉시블관의 주름을 압착한 산의 다음의 골에 이탈방지링(4)을 설치하여 내향 돌출부가 이탈 방지링 부재에 의하여 이탈이 방지되도록 설치되는 결합용 너트와 플렉시블관의 결합구조를 이룬 플렉시블 조인트.
   
   
   
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