KR101564613B1 - Ｃｆｒｐ 파이프와 금속 파이프의 결합장치 및 이에 의한 결합방법 - Google Patents

Ｃｆｒｐ 파이프와 금속 파이프의 결합장치 및 이에 의한 결합방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 파이프와 금속 파이프의 결합장치 및 이에 의한 결합방법에 관한 것으로, CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 파이프의 보강을 위해 상기 CFRP 파이프와 금속 파이프를 억지 끼워 맞춤식으로 결합시키는 장치에 있어서, 상기 CFRP 파이프 또는 상기 금속 파이프 중 적어도 하나를 지지하고 있으며, 결합이 이루어지는 작업 위치로 이동시킬 수 있는 지지이동수단; 상기 CFRP 파이프의 일단에 밀착되어 상기 CFRP 파이프 내부를 외부와 차폐시키는 차폐수단; 및 상기 금속 파이프와 연통되게 연결되어 상기 CFRP 파이프 내부를 진공 흡입하여 수축시켜 상기 금속 파이프의 내부로 상기 CFRP 파이프의 삽입을 보조하는 진공펌프를 포함한다.

Description

ＣＦＲＰ 파이프와 금속 파이프의 결합장치 및 이에 의한 결합방법{CFRP pipe and the metal pipe coupled apparatus and method of th same}
본 발명은 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합장치 및 이에 의한 결합방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 파이프의 강도를 보강하기 위해 금속 파이프에 CFRP 파이프를 내삽 하여 억지 끼워 맞춤식으로 결합시킬 수 있는 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합장치 및 이에 의한 결합방법에 관한 것이다.
CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic, 탄소섬유강화 플라스틱) 파이프는 탄소섬유를 혼합하여 제작된 플라스틱으로 일반 플라스틱보다 강도가 향상된 것이다. 그러나 이러한 CFRP 파이프도 이용 용도에 따라서는 강도를 보강해야 할 필요가 있다. 일반적으로 CFRP 파이프의 강도를 보강하기 위해서는 CFRP 파이프의 외주면에 금속 물질을 증착하는 방법이 주로 이용되고 있다.
예를 들어, 알루미늄, 크롬 혹은 니켈과 같은 고강도의 금속을 고진공 상태에서 증기화하여 CFRP 파이프의 외주면에 증착으로 부착시키는 것이다. 증착기는 진공 챔버를 포함하고, 전술한 바와 같은 알루미늄, 크롬 혹은 니켈을 진공 챔버에 넣고 감압하에서 끓이면, 진공상태에서 알루미늄, 크롬 혹은 니켈이 입자 상태로 되면서 증기화된다. 이때, CFRP 파이프를 진공 챔버 내부로 통과시키면, 입자 상태로 증가화된 알루미늄, 크롬 혹은 니켈의 입자가 CFRP 파이프의 외주면에 묻어 미세한 막을 형성한다.
선 출원된 등록번호 10-0307081에는 증착 대상물이 감긴 롤러를 통과시켜 증착소스를 증착시키는 진공 증착 챔버를 포함하는 구성이 개시되어 있다. 그런데 CFRP 파이프의 경우 이용 용도에 따라 크기가 매우 다양하고 길이가 매우 길어질 수 있는데, 이런 경우 챔버의 크기도 CFRP 파이프의 크기 및 길이에 따라 커져야 하는 문제점이 있다. 증착기의 부피가 커지면 설치가 어렵고 비용도 증가할뿐더러, CFRP 파이프의 크기에 대응되게 증착기의 크기를 크게 증가시키는 것도 제한되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 다른 방법으로는 금속 파이프만 가열한 후, CFRP 파이프를 금속 파이프에 삽입한 후 식혀서 결합시키는 방법도 있었는데 이러한 경우 금속 파이프가 완벽하게 초기 상태로 복원되지 않기 때문에 열변형의 문제가 있었다. 그리고 금속 파이프에 CFRP 파이프를 단순히 박아서 끼워 넣어 결합시키는 방법도 있었으나, 이러한 방법은 금속 파이프 또는 CFRP 파이프가 손상되는 문제점이 있어 비용이 증대되는 문제점이 있었다.
본 발명은 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 파이프의 강도를 보강하기 위해 금속 파이프에 CFRP 파이프를 내삽하여 억지끼워 맞춤식으로 결합시킬 수 있는 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합장치 및 이에 의한 결합방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 파이프의 보강을 위해 상기 CFRP 파이프와 금속 파이프를 억지끼워 맞춤식으로 결합시키는 장치에 있어서, 상기 CFRP 파이프 또는 상기 금속 파이프 중 적어도 하나를 지지하고 있으며, 결합이 이루어지는 작업 위치로 이동시킬 수 있는 지지이동수단; 상기 CFRP 파이프의 일단에 밀착되어 상기 CFRP 파이프 내부를 외부와 차폐시키는 차폐수단; 및 상기 금속 파이프와 연통되게 연결되어 상기 CFRP 파이프 내부를 진공 흡입하여 수축시켜 상기 금속 파이프의 내부로 상기 CFRP 파이프의 삽입을 보조하는 진공펌프를 포함하는 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합장치를 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은, CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 파이프의 보강을 위해 상기 CFRP 파이프와 금속 파이프를 억지 끼워 맞춤식으로 결합시키는 방법에 있어서, 상기 CFRP 파이프의 일단을 상기 금속 파이프의 내부로 삽입시키는 단계; 상기 CFRP 파이프의 타단을 차폐하여, 상기 CFRP 파이프의 내부 공간을 밀폐시킨 상태에서 상기 CFRP 파이프의 내부공간을 진공화하여 수축시키고, 상기 CFRP 파이프를 상기 금속 파이프의 내부로 밀어서 삽입시키는 단계; 및 상기 CFRP 파이프의 내부 공간의 진공을 제거하여 상기 CFRP 파이프의 외주면과 상기 금속 파이프의 내주면을 밀착시키는 단계를 포함하는 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합방법을 제공한다.
본 발명에 따른 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합장치 및 이에 의한 결합방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 진공펌프의 진공 흡입에 의해 CFRP 파이프를 금속 파이프의 내부로 삽입할 수 있으므로 CFRP 파이프 및 금속 파이프의 크기와 길이에 제한받지 않고 다양한 크기의 CFRP 파이프를 금속 파이프로 보강할 수 있는 효과를 갖는다. 특히, CFRP 파이프의 외주면에 접착물질을 도포한 후, 상기 금속 파이프의 내부로 삽입시키기 때문에 상기 CFRP 파이프와 상기 금속 파이프가 분리되지 않게 완전히 고정시킬 수 있다.
둘째, 진공펌프의 진공 흡입에 의해 금속 파이프의 내부로 삽입되는 CFRP 파이프는 진공 흡입에 의해 수축되어 금속 파이프의 내부로 삽입되므로 CFRP 파이프와 금속 파이프 간의 마찰을 최소화 할 수 있어 마찰에 의한 손상 및 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합 과정을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합장치의 지지이동수단이 도시된 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합장치가 도시된 단면도이다.
도 6은 도 1 내지 도 3에 따른 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합방법을 나나타내는 순서도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합방법이 도시된 단면도이다.
도 1 내지 도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따름 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합장치가 도시되어 있다.
도 1 내지 도 4를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합장치에 대해 설명하면, 상기 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합장치는, 지지이동수단(150), 펌프 연결수단(130) 및 차폐수단(140)을 포함한다. 상기 지지이동수단(150)은 상기 CFRP 파이프(120) 또는 상기 금속 파이프(110) 중 어느 하나를 지지하며, 결합시키기 위한 작업 위치로 이동시키는 역할을 한다. 즉, 상기 CFRP 파이프(120) 또는 상기 금속 파이프(110) 중 하나만 상기 지지이동수단(150)에 지지되어 작업 위치로 이동할 수 있거나, 상기 CFRP 파이프(120)와 상기 금속 파이프(110)가 각각 상기 지지이동수단(150)에 지지되어 작업 위치로 이동할 수도 있다. 본 실시예에서는 도면에 도시된 바와 같이, 상기 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 파이프(120)를 받쳐 지지하고 있으며, 상기 CFRP 파이프(120)를 금속 파이프(110)와 결합시키기 위한 작업 위치로 이동시키는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
상기 지지이동수단(150)은, 지지몸체(151) 및 이동부재(153)를 포함한다. 상기 지지몸체(151)는 상기 CFRP 파이프(120)가 결합되며, 상기 CFRP 파이프(120)를 지지한다. 보다 구체적으로 도 4를 참조하여 보면, 상기 지지몸체(151)는 제1 플레이트(151a), 제2 플레이트(151b) 및 제3 플레이트(151c)를 포함하는데, 상기 제3 플레이트(151c)는 상기 CFRP 파이프(120)가 안착되는 바닥면이 된다. 상기 제1 플레이트(151a) 및 상기 제2 플레이트(151b)는 상기 제3 플레이트(151c)의 양 단부에 수직하게 연장되어 상기 지지몸체(151)에 안착된 상기 CFRP 파이프(120)가 이탈되는 것을 방지한다.
상기 제1 플레이트(151a)와 상기 제2 플레이트(151b)에 수직한 측면(상기 CFRP 파이프의 길이 방향에 형성된 측면)은 개구되어 있어 상기 지지몸체(151)보다 길이가 더 길게 형성되는 상기 CFRP 파이프(120)도 상기 지지몸체(151)에 결합시킬 수 있다. 상기 제3 플레이트(151c)와 대향되는 면도 개구되어 있어 상기 CFRP 파이프(120)를 상기 지지몸체(151)에 안착시킬 때에는 상기 제3 플레이트(151c)와 대향되는 개구된 면을 통해 결합시킨다. 상기 지지몸체(151)는 상기 CFRP 파이프(120)의 길이 방향을 따라 길게 형성되되, 상기 CFRP 파이프(120) 보다는 짧게 형성된다. 다만, 상기 지지몸체(151)는 상기 CFRP 파이프(120)가 결합되었을 때, 상기 CFRP 파이프(120)가 어느 한 측으로 기울어지지 않도록 상기 CFRP 파이프(120)를 균일하게 지지할 수 있을 정도의 길이를 갖도록 형성한다.
상기 이동부재(153)는 상기 지지몸체(151)의 하면에 설치되어, 상기 지지몸체(151)를 이동시킨다. 예를 들어 상기 이동부재(153)는 캐스터 휠을 포함한다. 상기 지지몸체(151)에 상기 이동부재(153)가 설치됨으로써, 상기 지지몸체(151)에 상기 CFRP 파이프(120)가 안착되면 상기 CFRP 파이프(120)를 상기 금속 파이프(110)와 결합시키기 위한 작업 위치로 자유롭게 이동시킬 수 있다. 본 실시예에서는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 이동부재(153)가 상기 캐스터 휠인 것을 예로 들었으나, 이에 한정되지 않고 다양한 형태로 적용될 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 이동부재(153`)는 레일구조로 형성될 수도 있다. 상기 이동부재(153`)가 레일구조로 형성되면, 상기 펌프 연결수단(130)과 상기 지지몸체(151`)가 레일 상에 배치되어 상기 CFRP 파이프(120)와 상기 금속 파이프(110)를 동축 상에 나란히 배치하기가 더 용이하다. 상기 레일구조는 특정한 형태에 한정되는 것이 아니며, 공지된 기술의 다양한 레일구조를 적용할 수 있다.
상기 펌프 연결수단(130)은 상기 CFRP 파이프(120)와 결합시키기 위한 상기 금속 파이프(110)가 고정된다. 상기 CFRP 파이프(120)와 결합시키기 위한 상기 금속 파이프(110)는 상기 CFRP 파이프(120)의 강도를 보강하기 위해 상기 CFRP 파이프(120)와 결합시키는 것이므로, 고강도의 금속으로 형성된다. 예를 들어 상기 금속 파이프(110)는, 알루미늄, 스테인리스, 크롬 또는 니켈 중 어느 하나의 금속으로 형성되거나, 또는 둘 이상의 합금으로 형성될 수도 있다.
이와 같은 상기 금속 파이프(110)는 상기 금속 파이프(110)의 내부로 상기 CFRP 파이프(120)가 삽입될 수 있도록 상기 금속 파이프(110) 내주면 지름의 크기가 상기 CFRP 파이프(120) 외주면 지름의 크기와 같거나 설정된 오차 범위 내에서 크게 형성된다. 이에 따라 상기 금속 파이프(110)에 상기 CFRP 파이프(120)를 삽입하려고 하면 상기 금속 파이프(110)와 상기 CFRP 파이프(120) 상호 간에 마찰이 발생되어 상기 금속 파이프(110)의 내부로 상기 CFRP 파이프(120)를 삽입하기가 쉽지 않다.
본 실시예에서는 상기 CFRP 파이프(120)를 상기 금속 파이프(110)에 내삽시키기 위해 상기 금속 파이프(110)를 상기 펌프 연결수단(130)에 고정시킨다. 상기 펌프 연결수단(130)은 지면 또는 도 5에 도시된 레일구조의 이동부재(153`)에 고정될 수도 있다. 그러나 상기 금속 파이프(110)가 상기 지지이동수단(150)에 지지되어 있으면, 상기 펌프 연결수단(130)은 상기 금속 파이프(110)에만 결합되고 지면 또는 레일구조의 이동부재(153`)에 고정되지 않아도 무방하다. 본 실시예에서는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 상기 펌프 연결수단(130)이 지면에 고정된 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
상기 펌프 연결수단(130)은 결합 플랜지(131) 및 연결 브라켓(133)을 포함한다. 상기 결합 플랜지(131)는 상기 금속 파이프(110)의 양 단 중 어느 일단에 외삽되어 결합된다. 상기 결합 플랜지(131)는 상기 금속 파이프(110)를 상기 연결 브라켓(133)에 결합시키는 역할을 한다. 상기 결합 플랜지(131)는 중공이 형성된 몸체와, 상기 몸체의 일단에 상기 몸체에 대해 수직하게 연장되는 플랜지가 형성되어 있다. 상기 금속 파이프(110)가 상기 결합 플랜지(131)의 몸체에 형성된 중공으로 삽입됨으로써, 상기 결합 플랜지(131)가 상기 금속 파이프(110)에 외삽된다. 상기 결합 플랜지(131)가 상기 금속 파이프(110)에 외삽되면 상기 결합 플랜지(131)의 상기 플랜지를 상기 연결 브라켓(133)과 밀착시킨 후, 체결부재로 체결하여 고정시킨다.
상기 연결 브라켓(133)은 상기 금속 파이프(110)가 외삽된 상기 결합 플랜지(131)가 체결 부재에 의해 결합되며, 후술될 상기 진공펌프(미도시)가 연결된다. 상기 연결 브라켓(133)은 플레이트 형태로 형성되어 있으며, 예시적으로는 사각 플레이트 형태로 형성된다. 그러나 이는 예시적인 것일 뿐이므로, 사각에 한정되지 않고 원형, 삼각형 등 다양한 형태로 형성될 수 있다. 플레이트 형태의 상기 연결 브라켓(133) 중앙에는 상기 금속 파이프(110)와 연통되는 홀(133a)이 형성되어 있다.
상기 연결 브라켓(133)의 일면에는 상기 홀(133a)과 연통되며, 상기 연결 브라켓(133)의 일면으로부터 수직하게 돌출되어 연장되는 펌프 연결관(135)이 형성된다. 상기 펌프 연결관(135)에는 상기 진공 펌프(미도시)가 연결되어 상기 금속 파이프(110)의 내부를 진공 흡입할 수 있다. 상기 결합 플랜지(131)에 결합된 상기 금속 파이프(110)의 일단을 상기 연결 브라켓(133)과 연결시킬 때, 상기 펌프 연결관(135)이 형성되지 않은 타면에 연결한다. 그러나 상기 펌프 연결관(135)은 생략될 수 있다. 상기 펌프 연결관(135)이 생략되면 상기 연결 브라켓(135)에 형성된 홀(133a)에 별도의 밸브를 연결하여 상기 진공 펌프와 연결시킬 수도 있다.
상기 차폐수단(140)은 상기 CFRP 파이프(120)의 일단이 상기 금속 파이프(110)의 타단 내부로 설정 깊이만큼 삽입되면, 상기 CFRP 파이프(120)의 타단을 차폐시키는 역할을 한다. 상기 CFRP 파이프(120)는 상기 진공펌프(미도시)의 진공 흡입에 의해 상기 금속 파이프(110)의 내부로 삽입되는데, 만약 상기 차폐수단(140)으로 상기 CFRP 파이프(120)의 타단을 차폐하지 않으면, 상기 진공펌프(미도시)로 진공 흡입을 하여도 공기가 계속 유입되기 때문에 상기 CFRP 파이프(120)가 상기 금속 파이프(110)의 내부로 삽입되지 않는다. 따라서 상기 진공펌프(미도시)의 진공 흡입에 의해 상기 CFRP 파이프(120)를 상기 금속 파이프(110)의 내부로 삽입하기 위해서는 상기 차폐수단(140)을 이용하여 상기 CFRP 파이프(120)의 타단을 차폐해야 한다.
상기 차폐수단(140)은 제1 차폐부재(141) 및 제2 차폐부재(145)를 포함한다. 상기 제1 차페부재(141)에는 중공이 형성되어 있다. 보다 구체적으로는 상기 제1 차폐부재(141)는 플레이트 형태로 형성되어 상기 CFRP 파이프(120)의 양 단 중 일단(차폐되는 단부)과 밀착된다. 상기 제1 차폐부재(141)의 어느 한 면에는 상기 제1 차폐부재(141)에 대해 수직하게 돌출되는 돌기(143)가 형성된다. 보다 구체적으로 상기 돌기는 상기 CFRP 파이프(120)의 길이 방향과 동일한 방향으로 돌출되어 형성된다. 상기 돌기(143)는 길이 방향을 따라 중공이 형성되어 있으며, 상기 돌기(143)의 내주면에는 나사부(143a)가 형성되어 있다. 상기 나사부(143a)에 의해 후술되는 상기 제2 차폐부재(145)가 상기 제1 차폐부재(141)에 결합된다. 그러나 상기 제1 차폐부재(141)는 전술한 바와 같은 구조에 한정되지 않고, 상기 나사부가 상기 제1 차폐부재(141)에 홀을 형성한 뒤, 상기 홀의 내주면에 직접 형성될 수도 있다. 이때 상기 제1 차폐부재(141)는 나사부가 형성될 수 있을 정도의 충분한 두께를 가져야 한다.
상기 제2 차폐부재(145)는 상기 제1 차폐부재(141)에 형성된 중공을 개폐하는 개폐부재를 포함하며, 상기 개폐부재는 볼트를 포함한다. 보다 구체적으로는 상기 제2 차폐부재(145)가 볼트이고, 상기 볼트가 상기 제1 차폐부재(141)의 상기 나사부(143a)에 체결됨으로써 상기 제2 차폐부재(145)가 상기 제1 차폐부재(141)에 결합된다. 상기 제1 차폐부재(141)는 상기 CFRP 파이프(120)의 차폐되는 단부에 밀착되더라도, 상기 돌기(143)에 형성된 중공 때문에 완전히 차폐되지 않는다. 이때, 상기 제2 차폐부재(145)를 상기 제1 차폐부재(141)에 형성된 상기 나사부(143a)와 체결 결합하면 상기 CFRP 파이프(120)가 완전히 차폐되는 것이다. 본 실시예에서는 상기 제2 차폐부재(145)가 볼트인 것을 예로 들었으나, 이에 한정되지 않고 볼트와 같은 형태로 구조물을 제작하고 외주면에 나사산을 형성하여 상기 나사부(143a)와 체결 결합시킬 수도 있다.
그러나 상기 차폐수단은 전술한 바와 같이, 나사부와 볼트의 구조로 체결 결합되는 것에 한정될 필요는 없으며, 상기 CFRP 파이프(120)이 타단을 차폐하였다가 진공을 제거할 수 있도록 다양한 착탈 가능한 결합구조로 형성될 수 있다.
상기 차폐부재(140)는 작업자에 의해 상기 CFRP 파이프(120)이 타단에 밀착된 상태로 고정되어 있을 수도 있고, 전술한 상기 펌프 연결수단(130)의 상기 결합 플랜지와 동일한 구성(142)을 통해 상기 CFRP 파이프(120)에 고정될 수도 있다. 즉, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 결합 플랜지(142)를 상기 CFRP 파이프(120)의 타단에 외삽하여 결합시킨 후, 체결부재(미도시)를 통해 상기 차폐수단(140)과 결합시킬 수도 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합장치에 의해 상기 CFRP 파이프(120)와 상기 금속 파이프(110)의 결합방법을 살펴보면 다음과 같다. 도 1 내지 도 3, 도 5를 참조하여 보면, 먼저 상기 금속 파이프(110)를 상기 펌프 연결수단(130)에 결합하여 고정시킨다. 상기 금속 파이프(110)의 일단에 상기 결합 플랜지(131)를 외삽한 후, 상기 결합 플랜지(131)를 상기 연결 브라켓(143)과 체결부재로 체결하여 고정시킨다. 이때, 상기 금속 파이프(110)의 타단은 자유단이 되어 무게 중심이 상기 금속 파이프(110)의 타단 쪽으로 몰려 쓰러지거나 상기 금속 파이프(110)가 휘어질 수 있으므로 상기 금속 파이프(110)의 타단을 하측에서 임시로 지지할 수 있도록 한다.
상기 금속 파이프(110)가 상기 펌프 연결수단(130)에 결합하여 고정되면, 상기 CFRP 파이프(120)를 상기 지지이동수단(150)에 안착시켜 상기 금속 파이프(110)에 삽입하기 위한 작업 위치로 이동시킨다. 상기 CFRP 파이프(120)는 전술한 바와 같이, 상기 지지몸체(151)의 개구된 면을 통해 상기 CFRP 파이프(120)를 안착시키면, 상기 지지몸체(151)의 하면에 설치된 상기 이동부재(153)가 회전하여 상기 지지몸체(151)가 이동하면서 상기 CFRP 파이프(120)를 작업 위치로 이동시킬 수 있다.
상기 지지이동수단(150)에 의해 이동되는 상기 CFRP 파이프(120)는 상기 금속 파이프(110)에 삽입시키기 위한 작업 위치로 이동하면 상기 CFRP 파이프(120)와 상기 금속 파이프(110)을 가상의 동축 상에 나란하게 위치하도록 한다. 그리고 상기 CFRP 파이프(120)의 일단은 상기 금속 파이프(110)의 일단 내부에 설정 깊이만큼 삽입한다. 이때, 상기 CFRP 파이프(120)의 삽입은 작업자에 의해 이루어진다. 상기 CFRP 파이프(120)를 상기 금속 파이프(110)의 내부로 일부 삽입해 두어야만 후술에서 상기 진공펌프(미도시)에 의해 진공 흡입될 때 상기 CFRP 파이프(110)가 상기 금속 파이프(110)의 내부로 쉽게 삽입될 수 있다.
상기 CFRP 파이프(120)를 상기 금속 파이프(110)의 내부로 일부 삽입한 후에는, 상기 CFRP 파이프(120)의 타단을 상기 차폐수단(140)으로 차폐한다. 상기 CFRP 파이프(120)의 타단을 차폐하기 위해서는 먼저 상기 CFRP 파이프(120)의 타단에 상기 차폐수단(140)의 상기 제1 차폐부재(141)를 밀착시킨다. 이때, 상기 제1 차폐부재(141)에 형성된 상기 돌기(143)가 상기 CFRP 파이프(120)의 내부로 삽입되게 하여 상기 제1 차폐부재(141)를 상기 CFRP 파이프(120)의 타단에 밀착시킨다. 상기 CFRP 파이프(120)의 타단에 상기 제1 차폐부재(141)를 밀착시킨 후에는 상기 제2 차폐부재(145)를 상기 제1 차폐부재(141)의 상기 나사부(143a)에 체결하여 결합시킨다. 전술한 바와 같이 상기 제2 차폐부재(145)는 볼트로 구비되므로, 상기 제2 차폐부재(145)를 상기 나사부(143a)에 체결하여 결합시킬 수 있다. 상기 제2 차폐부재(145)가 상기 제1 차폐부재(141)에 체결 결합됨으로써 상기 CFRP 파이프(110)의 타단이 완전히 차폐된다.
상기 CFRP 파이프(120)의 타단이 차폐되면 상기 금속 파이프(110)가 고정된 상기 펌프 연결수단(130)에 진공펌프(미도시)를 연결한다. 상기 펌프 연결수단(130)의 상기 연결 브라켓(133)에는 상기 금속 파이프(110)가 고정된 면과 반대되는 면에 상기 펌프 연결관(135)이 형성되어 있다. 상기 진공펌프(미도시)는 상기 펌프 연결관(135)을 통해 상기 펌프 연결수단(130)과 연결되는 것이고, 상기 연결 브라켓(133)에 상기 펌프 연결관(135)과 연통되는 홀(133a)이 형성되어 있어 상기 홀(133a)을 통해 상기 진공펌프(미도시)로 진공 흡입할 수 있다. 상기 진공펌프(미도시)로 진공 흡입하기 전, 상기 CFRP 파이프(120)의 외주면에 접착물질을 도포하고, 상기 진공펌프(미도시)로 진공 흡입하면 상기 CFRP 파이프(120)가 진공 흡입에 의해 수축되고 이때 작업자가 상기 CFRP 파이프(120)를 밀어서 상기 금속 파이프(110)의 내부로 삽입한다.
상기 CFRP 파이프(120)가 상기 금속 파이프(110)의 내부로 삽입되면 상기 CFRP 파이프(120)의 타단을 차폐하던 상기 차폐수단(140)을 상기 CFRP 파이프(120)와 분리시킨다. 또는 상기 제2 차폐부재(145)를 상기 제1 차폐부재(141)로부터 먼저 분리시킨 후, 상기 제1 차폐부재(141)를 나중에 상기 CFRP 파이프(120)로부터 분리시킬 수도 있다. 상기 차폐수단(140)이 상기 CFRP 파이프(120)로부터 분리되면 수축되어 있던 상기 CFRP 파이프(120)는 다시 팽창하고 상기 CFRP 파이프(120)의 외주면에 도포된 상기 접착물질에 의해 상기 CFRP 파이프(120)와 상기 금속 파이프(110)가 결합된 채로 고정된다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합방법에 대해 도시된 것이다. 도 7 및 도 8은 전술한 일 실시예에서의 결합방법과 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하고 이에 대한 설명은 간략하게 하거나 생략하기로 한다. 도 7 및 도 8을 참조하여 보면, 본 실시예에서는 상기 금속 파이프(110`)를 상기 펌프 연결수단(130)에 외삽하기 전, 상기 금속 파이프(110`)의 외주면에 그루브 구조(110a`, 110b`)를 형성한다. 상기 그루브 구조(110a`, 110b`)는 상기 금속 파이프(110`)의 길이 방향을 따라서 요홈(110a`)들과 요철(110b`)들이 교번하며 형성된다.
상기 금속 파이프(110`)의 외주면에 전술한 바와 같이 상기 그루브 구조(110a`, 110b`)를 형성한 후에는 상기 금속 파이프(110`)를 상기 펌프 연결수단(130)에 결합하여 고정시키고, 상기 CFRP 파이프(120)를 상기 지지이동수단(150)에 안착시켜 상기 금속 파이프(110`)에 삽입하기 위한 작업 위치로 이동시킨다. 상기 지지이동수단(150)에 의해 이동되는 상기 CFRP 파이프(120)는 상기 금속 파이프(110)에 삽입시키기 위한 작업 위치로 이동하면 상기 CFRP 파이프(120)와 상기 금속 파이프(110`)를 가상의 동축 상에 나란하게 위치하도록 하고, 상기 CFRP 파이프(120)의 일단은 상기 금속 파이프(110`)의 일단 내부에 설정 깊이만큼 삽입한 후 상기 CFRP 파이프(120)의 타단을 상기 차폐수단(140)으로 차폐한다.
상기 CFRP 파이프(120)의 타단이 차폐되면 상기 금속 파이프(110)가 고정된 상기 펌프 연결수단(130)에 진공펌프(미도시)를 연결하고, 상기 진공펌프(미도시)로 진공 흡입하면 작업자가 상기 CFRP 파이프(120)를 밀어서 상기 금속 파이프(110`)의 내부로 삽입한다. 이때, 상기 금속 파이프(110`)는 외주면에 형성된 상기 그루브 구조(110a`, 110b`)의 요홈(110a`) 및 요철(110b`)에 의해서 벤딩(bending)이 잘되어 상기 CFRP 파이프(120)의 삽입이 좀 더 수월해진다. 상기 금속 파이프(110`) 에 상기 CFRP 파이프(120)를 삽입한 후에는 상기 금속 파이프(110`)의 외주면이 평평해지도록 도 8에 점선으로 표시된 부분과 같이, 상기 금속 파이프(110`)의 외주면에 형성된 그루브 구조(110a`, 110b`)를 제거한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
110: 금속 파이프 120: CFRP 파이프
130: 펌프 연결수단 131: 결합 플랜지
133: 연결 브라켓 135: 펌프 연결관
140: 차폐수단 141: 제1 차폐부재
143: 돌기 143a: 나사부
145: 제2 차폐부재 150: 지지이동수단
151: 지지몸체 153: 이동부재

Claims (16)

  1. CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 파이프의 보강을 위해 상기 CFRP 파이프와 금속 파이프를 억지 끼워 맞춤식으로 결합시키는 장치에 있어서,
    상기 CFRP 파이프 또는 상기 금속 파이프 중 적어도 하나를 지지하고 있으며, 결합이 이루어지는 작업 위치로 이동시킬 수 있는 지지이동수단;
    상기 금속 파이프의 일단에 결합된 펌프 연결수단에 의해 상기 금속 파이프와 연통되게 연결되는 진공펌프; 및
    상기 금속 파이프의 내부와 상기 CFRP 파이프의 내부가 연통되도록 상기 금속 파이프의 타단에 상기 CFRP 파이프의 일단이 설정 깊이 삽입되면, 상기 CFRP 파이프의 타단에 밀착되어 상기 CFRP 파이프 내부를 외부와 차폐시키는 차폐수단을 포함하며,
    상기 진공펌프가 상기 금속 파이프와 연통되게 연결된 상기 CFRP 파이프 내부를 진공 흡입하여 수축시켜 상기 금속 파이프의 내부로 상기 CFRP 파이프의 삽입을 보조하는 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지이동수단은,
    상기 CFRP 파이프 또는 상기 금속 파이프가 결합되며, 상기 CFRP 파이프 또는 상기 금속 파이프를 지지하는 지지몸체; 및
    상기 지지몸체의 하부에 상호 이격되어 복수 개 설치되며, 상기 CFRP 파이프 또는 상기 금속 파이프 중 적어도 하나를 지지하고 있는 상기 지지몸체를 상기 작업 위치로 이동시키는 이동부재를 포함하는 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 이동부재는 캐스터 휠 또는 레일구조를 포함하는 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 펌프 연결수단은,
    상기 금속 파이프의 일단에 외삽되어 결합되는 결합 플랜지; 및
    체결 부재에 의해 상기 결합 플랜지가 착탈 가능하게 결합되고, 상기 진공펌프를 상기 금속 파이프와 연통되게 연결시키는 연결 브라켓을 포함하는 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 연결 브라켓은,
    플레이트 형태로 형성되어 있으며 중앙에 상기 금속 파이프와 연통되는 홀이 형성되고,
    상기 결합 플랜지가 결합되는 면과 반대되는 상기 연결 브라켓의 타면에는 상기 홀과 연통되어 상기 진공펌프와 연결되는 펌프 연결관을 포함하는 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 차폐수단은,
    플레이트 형태로 형성되며, 상기 CFRP 파이프의 일단에 밀착되는 제1 차폐부재; 및
    상기 제1 차폐부재와 착탈 가능하게 결합되어, 상기 CFRP 파이프의 일단을 차폐하는 제2 차폐부재를 포함하는 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 차폐부재에는 중공이 형성되고, 상기 제2 차폐부재는 상기 중공을 개폐하는 개폐부재를 포함하는 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 파이프는 알루미늄, 스테인리스, 크롬 또는 니켈 중 하나 또는 둘 이상의 합금을 포함하는 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합장치.
  10. CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 파이프의 보강을 위해 상기 CFRP 파이프와 금속 파이프를 억지 끼워 맞춤식으로 결합시키는 방법에 있어서,
    상기 CFRP 파이프 또는 상기 금속 파이프 중 적어도 하나를 지지이동수단이 지지하여, 결합이 이루어지는 작업 위치로 이동시키는 단계;
    상기 CFRP 파이프의 내부와 상기 금속 파이프의 내부가 연통되도록 상기 CFRP 파이프의 일단을 상기 금속 파이프 타단의 내부로 설정 깊이 삽입시키는 단계;
    상기 CFRP 파이프의 타단에 밀착되는 차폐수단에 의해 상기 CFRP 파이프 내부를 외부와 차폐하고, 상기 금속 파이프의 일단에 결합된 펌프 연결수단에 수단에 의해 상기 금속 파이프와 연통되게 연결된 진공펌프에 의해 상기 CFRP 파이프의 내부 공간을 밀폐시킨 상태에서 상기 CFRP 파이프의 내부공간을 진공화하여 상기 CFRP 파이프를 수축시키고, 상기 CFRP 파이프를 상기 금속 파이프의 내부로 밀어서 삽입시키는 단계; 및
    상기 차폐수단은 상기 CFRP 파이프로부터 분리시키고, 상기 진공펌프는 상기 금속 파이프로부터 분리시켜 상기 CFRP 파이프의 내부 공간의 진공을 제거하면, 수축되었던 상기 CFRP 파이프가 팽창하면서 상기 CFRP 파이프의 외주면과 상기 금속 파이프의 내주면이 밀착되는 단계를 포함하는 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합방법.
  11. 삭제
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 차폐수단은,
    상기 CFRP 파이프의 일단에 밀착되는 제1 차폐부재; 및
    상기 제1 차폐부재에 착탈 가능하게 결합되는 제2 차폐부재를 포함하고,
    상기 내부로 밀어서 삽입시키는 단계에서는,
    상기 CFRP 파이프의 타단에 상기 제1 차폐부재를 밀착시킨 후, 상기 제2 차폐부재를 상기 제1 차폐부재에 결합하여 상기 CFRP 파이프를 차폐시키는 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 내부로 밀어서 삽입시키는 단계에서는,
    상기 진공펌프가 상기 CFRP 파이프의 내부공간을 진공 흡입하는 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 내부로 밀어서 삽입시키는 단계가 이루어지기 전,
    상기 CFRP 파이프의 외주면에 접착물질을 도포하는 단계를 더 포함하는 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합방법.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 금속 파이프의 내부로 삽입시키는 단계가 이루어지기 전,
    상기 금속 파이프의 외주면에 상기 금속 파이프의 길이 방향을 따라 요철과 요홈이 교번되는 그루브 구조를 형성하는 단계를 더 포함하는 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 밀착되는 단계 이후,
    상기 금속 파이프의 외주면이 평평해지도록 상기 금속 파이프의 외주면에 형성된 상기 그루브 구조를 제거하는 단계를 더 포함하는 CFRP 파이프와 금속 파이프의 결합방법.
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