KR101843159B1 - 파이프 연결 장치 - Google Patents

Abstract

2개의 파이프의 대향하는 단부를 상호 연결하는 파이프 연결 장치가 개시되며, 본 파이프 연결 장치는 전단부에 제1 파이프의 단부가 삽입되고, 전단부의 내주에 환형의 제1 내측 돌출부가 형성되는 아우터 바디; 전단부가 상기 제1 파이프의 단부에 삽입되고, 전단부의 외주 중 상기 제1 내측 돌출부와 대응하는 위치에 환형의 제1 외측 돌출부가 형성되는 이너 바디; 및 상기 아우터 바디를 상기 제1 내측 돌출부에 대응하는 부분의 외경이 감소되는 방향으로 소성 변형시키는 스웨징에 의해 상기 아우터 바디의 전단부 외주를 둘러싸는 제1 스웨지 링을 포함하되, 상기 스웨징에 의해, 상기 제1 내측 돌출부가 상기 제1 파이프의 외주면을 가압하고 상기 제1 외측 돌출부가 상기 제1 파이프의 내주면을 가압할 수 있다.

Description

파이프 연결 장치{PIPE CONNECTION APPARATUS}

본원은 스웨지(swage) 방식의 파이프 연결 장치에 관한 것이다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 파이프 연결 장치의 스웨징(swaging) 전후를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 스웨징 원리를 이용하여 파이프를 연결하는 종래의 장치는 파이프의 단부로부터 일정 영역을 원통형으로 둘러싸는 바디(310)와, 바디(310)의 중앙부를 향해 종 방향을 따라 선형으로 이동하면서 바디의 외경을 줄어들게 가이드하는 스웨지 링(swage ring)을 포함한다.

그런데, 종래의 파이프 연결 장치는 반도체 제조용 가스 배관 등과 같이 배관의 두께가 얇고, 파이프 내면에서의 청결도, 평활도 등이 상당히 높게 요구되는 경우에 대하여 적용하기 부적합한 측면이 있었다. 구체적으로, 종래의 파이프 연결 장치는 두께가 얇은 배관에 적용될 경우, 파이프가 내측으로 쉽게 변형되어 스웨징에 의한 실링이나 파이프 내면의 평활도 확보가 충분히 이루어지기 어려웠다. 또한, 종래의 파이프 연결 장치는 파이프 끝단의 절단면이 파이프 내부 공간에 그대로 노출되어 파이프 내면의 청결도를 유지하기 어려웠다.

본원의 배경이 되는 기술은 한국등록특허공보 제1365539호에 개시되어 있다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스웨지 방식이 갖는 장점을 채용함과 동시에 파이프 내면에서의 청결도 및 평활도를 종래보다 훨씬 높게 유지할 수 있는 파이프 연결 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 이에 따라, 반도체, 제약 등 일부 산업군에서 요구되는 고청정 가스 배관이 요구하는 물리적 제약 사항을 만족시키는 스웨지 피팅(swage fitting)을 구현할 수 있는 파이프 연결 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제1 측면에 따른 파이프 연결 장치는, 2개의 파이프의 대향하는 단부를 상호 연결하는 장치로서, 전단부에 제1 파이프의 단부가 삽입되고, 전단부의 내주에 환형의 제1 내측 돌출부가 형성되는 아우터 바디; 전단부가 상기 제1 파이프의 단부에 삽입되고, 전단부의 외주 중 상기 제1 내측 돌출부와 대응하는 위치에 환형의 제1 외측 돌출부가 형성되는 이너 바디; 및 상기 아우터 바디를 상기 제1 내측 돌출부에 대응하는 부분의 외경이 감소되는 방향으로 소성 변형시키는 스웨징에 의해 상기 아우터 바디의 전단부 외주를 둘러싸는 제1 스웨지 링을 포함하되, 상기 스웨징에 의해, 상기 제1 내측 돌출부가 상기 제1 파이프의 외주면을 가압하고 상기 제1 외측 돌출부가 상기 제1 파이프의 내주면을 가압할 수 있다.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 아우터 바디와 이너 바디가 유기적으로 조합되어 2중 실링 구조가 마련되고, 상기 2중 실링 구조 내에 파이프의 끝단부가 위치하게 됨으로써, 스웨지 방식이 갖는 장점을 채용함과 동시에 파이프 내면에서의 청결도 및 평활도를 종래보다 훨씬 높게 유지할 수 있다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 파이프 절단면 및 절단면 부근의 오염물로부터 배관 내부 환경을 격리하는 고청정 환경이 마련될 수 있어, 반도체, 제약 등 일부 산업군에서 요구되는 고청정 가스 배관이 요구하는 물리적 제약 사항을 충분히 만족시키는 스웨지 피팅(swage fitting)이 구현될 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 파이프 연결 장치의 스웨징 전후를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본원의 일 실시예에 따른 파이프 연결 장치의 스웨징 전후를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본원의 일 실시예에 따른 파이프 연결 장치의 전단부의 스웨징 전후를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 파이프 연결 장치의 아우터 바디의 구성을 설명하기 위한 입체도이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 파이프 연결 장치의 이너 바디의 구성을 설명하기 위한 입체도이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 파이프 연결 장치의 제1 스웨지 링의 구성을 설명하기 위한 입체도이다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 파이프 연결 장치의 제2 스웨지 링의 구성을 설명하기 위한 입체도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 본원에서는 파이프의 종 방향을 전후 방향으로 정의하여 설명한다. 예를 들어 도 2a를 기준으로 9시 방향이 전방, 3시 방향이 후방일 수 있다. 다만, 파이프의 종 방향이 파이프의 실제 배치에 있어서 전후 방향에만 종속되는 것은 아니다. 다시 말해, 파이프는 전후 방향뿐만 아니라, 파이프 배치의 필요에 따라 다양한 방향으로 배치될 수 있다.

이하에서는 본원의 일 실시예에 따른 파이프 연결 장치(이하 '본 파이프 연결 장치'라 함)에 대하여 설명한다.

도 2a 및 도 2b는 본원의 일 실시예에 따른 파이프 연결 장치의 스웨징 전후를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 3a 및 도 3b는 본원의 일 실시예에 따른 파이프 연결 장치의 전단부의 스웨징 전후를 설명하기 위한 단면도이다. 다만, 도 2b에 도시된 아우터 바디의 구성은 도 3b와 달리 스웨징 후에 소성 변형된 상태가 도시된 것이 아니다. 즉, 도 2b는 스웨징 전 상태의 아우터 바디의 구성과 스웨징 후 상태의 제1 스웨지 링 및 제2 스웨지 링의 구성을 상호 오버랩되게 개략적으로 도시한 도면인 것으로 이해될 수 있다. 또한, 도 3b에는 스웨징에 의한 아우터 바디의 소성 변형은 도시되어 있으나, 아우터 바디의 소성 변형으로 인한 제1 파이프의 소성 변형은 도시가 생략되어 있다.

도 2a 내지 도 3b를 참조하면, 본 파이프 연결 장치는 2개의 파이프(210, 220)의 대향하는 단부를 상호 연결하는 장치에 관한 것이다. 참고로, 본 파이프 연결 장치가 제1 파이프(210)와 연결되는 전단부의 구조에 대해 먼저 설명한 다음, 제2 파이프(220)와 연결되는 후단부의 구조에 대해 설명하기로 한다.

본 파이프 연결 장치는 아우터 바디(1), 이너 바디(2) 및 제1 스웨지 링(3)을 포함한다.

도 4는 본원의 일 실시예에 따른 파이프 연결 장치의 아우터 바디의 구성을 설명하기 위한 입체도(종 방향을 따라 절개한 상태의 입체도)이다.

아우터 바디(1)는 그 전단부(1a)에 제1 파이프(210)의 단부가 삽입되는 구성이다. 도 2a 및 도 3a를 참조하면, 아우터 바디(1)는 그 전단부(1a)가 제1 파이프(210)의 단부(후단부)를 둘러싸는 형태로 배치될 수 있다.

또한 도 3a 및 도 4를 참조하면, 아우터 바디(1)의 전단부(1a)의 내주에는 환형의 제1 내측 돌출부(11a)가 형성된다. 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 제1 내측 돌출부(11a)는 후술할 제1 스웨지 링(1a)에 의해 스웨징되면서 소성 변형되어, 제1 파이프(210)의 외주면을 가압하는 구성이다. 환형인 제1 내측 돌출부(11a)가 소성 변형에 의해 제1 파이프(210)에 밀착되면서 제1 파이프(210)와 아우터 바디(1) 사이가 실링될 수 있다.

도 3a 및 도 4을 참조하면, 제1 내측 돌출부(11a)는 종 방향을 따라 간격을 두고 복수개 구비될 수 있다. 이처럼 제1 내측 돌출부(11a)가 복수개 구비됨으로써, 제1 파이프(210)와 아우터 바디(1) 사이가 다중으로 실링될 수 있다.

도 4를 참조하면, 아우터 바디(1)에서, 복수개의 제1 내측 돌출부(11a) 사이 부분의 두께는 복수개의 제1 내측 돌출부(11a)에 대응하는 부분의 두께보다 얇게 설정될 수 있다. 이처럼 스웨징에 의한 소성 변형이 이루어지는 부분들의 사이 부분은 얇게 형성되도록 함으로써, 외력, 자중 등에 의해 아우터 바디(1)에 소정의 휨 변형이 발생되었을 때 보다 플렉서블한 탄성적인 거동이 진행될 수 있으며, 이에 따라 변형에 의한 손상이 저감될 수 있다. 즉, 외력 또는 자중으로 인한 아우터 바디(1)의 굽힘 변형이 제1 내측 돌출부(11a)와 같은 실링부에 스트레스로 작용하는 것은 최소화하기 위하여, 실링부와 실링부 사이 부분이 유연함을 가질 수 있도록 그 두께를 실링부 대비 상대적으로 얇게 설정한 것이다.

도 5는 본원의 일 실시예에 따른 파이프 연결 장치의 이너 바디의 구성을 설명하기 위한 입체도(종 방향을 따라 절개한 상태의 입체도)이다.

이너 바디(2)는 그 전단부(2a)가 제1 파이프(210)의 단부에 삽입되는 구성이다.

도 2a를 참조하면, 이너 바디(1)는 그 전단부(1a)가 제1 파이프(210)의 단부(후단부)에 의해 둘러싸이는 형태로 배치될 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 이너 바디(2)는 아우터 바디(3)와 분리형으로 제작될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 파이프 연결이 엘보우 형태, 티(T) 형태로 이루어지는 경우에는 이너 바디(2)는 아우터 바디(1)와의 용접 등의 방법으로 일체형으로 구비될 수도 있을 것이다. 참고로, 이너 바디(2)는 파이프의 단부 내부에 삽입되는 구성으로서, '인서트'라 칭할 수 있다.

도 2a를 참조하면, 제1 파이프(210)는 그 단부가 아우터 바디(1)의 전단부(1a)의 내주면과 이너 바디(2)의 전단부(2a)의 외주면 사이에 개재되는 형태로 배치될 수 있다.

또한, 이너 바디(2)의 전단부(2a)의 외주 중 제1 내측 돌출부(11a)와 대응하는 위치에는 환형의 제1 외측 돌출부(21a)가 형성된다. 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 제1 내측 돌출부(11a)가 후술할 제1 스웨지 링(1a)에 의해 스웨징되면서 소성 변형되어 제1 파이프(210)의 외주면을 가압하였을 때, 제1 외측 돌출부(21a)는 제1 파이프(210)의 내측 중 제1 내측 돌출부(11a)와 대응하는 위치에서 상기 가압에 대하여 제1 파이프(210)를 지지하는 구성이다. 환형인 제1 외측 돌출부(21a)가 제1 파이프(210)를 지지하면서 제1 파이프(210)에 밀착됨으로써, 제1 파이프(210)와 이너 바디(2) 사이가 실링될 수 있다.

도 3b를 참조하면, 전술한 바와 같이 제1 내측 돌출부(11a)는 종 방향을 따라 간격을 두고 복수개 구비될 수 있고, 제1 외측 돌출부(21a)는 복수개의 제1 내측 돌출부(11a) 각각에 대응하여 복수개 구비될 수 있다.

도 5를 참조하면, 이너 바디(2)에서, 복수개의 제1 외측 돌출부(21a) 사이 부분의 두께는 복수개의 제1 외측 돌출부(21a)에 대응하는 부분의 두께보다 얇게 설정될 수 있다. 이처럼 지지반력에 의한 실링이 이루어지는 부분들의 사이 부분은 얇게 형성되도록 함으로써, 외력, 자중 등에 의해 이너 바디(2)에 소정의 휨 변형이 발생되었을 때 보다 플렉서블한 탄성 거동이 진행될 수 있으며, 이에 따라 변형에 의한 손상이 저감될 수 있다.

한편, 제1 내측 돌출부(11a) 및 제1 외측 돌출부(21a) 중 어느 하나에는 중간에 환형으로 함몰된 골이 형성될 수 있다. 또한, 제1 내측 돌출부(11a) 및 제1 외측 돌출부(21a) 중 다른 하나는 제1 파이프(210)의 종 방향에 대하여 상기 골과 대응하여 위치할 수 있다. 여기서, 골과 대응하여 위치한다는 것은, 제1 내측 돌출부(11a) 또는 제1 외측 돌출부(21a)의 돌출된 양각 부분이 음각 부분에 해당하는 골과 맞물릴 수 있도록 위치하는 것을 의미할 수 있다.

예시적으로 도 4를 참조하면, 제1 내측 돌출부(11a)에는 중간 부분에 원주 방향을 따라 오목한 골이 형성될 수 있다. 도 3a를 참조하면, 제1 내측 돌출부(11a)의 골에 대응하여 제2 외측 돌출부(21a)가 돌출 형성될 수 있다.

도 3b를 참조하면, 제1 스웨지 링(3)에 의한 스웨징이 이루어지면 제1 내측 돌출부(11a)가 소성 변형되며 제1 파이프(210)의 외주면을 가압하고,.제1 파이프(210)를 지지하는 제1 외측 돌출부(21a)가 그 반작용으로 제1 파이프(210)의 내주면을 가압할 수 있다. 이러한 제1 파이프(210) 내외측 가압시에 제1 외측 돌출부(21a)의 가압은 제1 내측 돌출부(11a)의 골 부분을 향해 주로 이루어지게 되고, 이에 따라 제1 파이프(210)가 골 부분으로 미량 변형되면서 보다 높은 실링 효과가 발휘될 수 있다.

도 6은 본원의 일 실시예에 따른 파이프 연결 장치의 제1 스웨지 링의 구성을 설명하기 위한 입체도(종 방향을 따라 절개한 상태의 입체도)이고, 도 7은 본원의 일 실시예에 따른 파이프 연결 장치의 제2 스웨지 링의 구성을 설명하기 위한 입체도(종 방향을 따라 절개한 상태의 입체도)이다.

제1 스웨지 링(3)은 아우터 바디(1)를 제1 내측 돌출부(11a)에 대응하는 부분의 외경이 감소되는 방향으로 소성 변형시키는 스웨징(swaging)에 의해 아우터 바디(1)의 전단부(1a) 외주를 둘러싸는 구성이다. 참고로, 스웨징은 주로 별도로 마련된 스웨징 전용 공구를 통해 이루어지며, 이는 당 분야의 통상의 기술자에게 자명한 사항이므로, 스웨징 전용 공구에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

즉, 제1 스웨지 링(3)은 종 방향을 따라 아우터 바디(1)의 중앙부(1c)를 향해 선형으로 이동하면서 아우터 바디(1)의 외경을 줄어들게 가이드하는 구성이다. 제1 스웨지 링(3)의 선형 이동에 의해 줄어든 아우터 바디(1)의 외경은 다시 아우터 바디(1)의 내경 또한 줄어들게 만들어 아우터 바디(1)의 내면과 제1 파이프(210)의 외면 사이의 틈을 제거하여 제1 파이프(210) 내부의 유체가 외부로 유출되는 것을 방지하며, 아울러 제1 파이프(210)를 강하게 고정시킨다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 제1 스웨지 링(3)의 스웨징에 의해, 아우터 바디(1)의 제1 내측 돌출부(11a)는 제1 파이프(210)의 외주면을 가압하게 된다. 또한, 제1 내측 돌출부(11a)가 제1 파이프(210)의 외주면을 가압하는 것에 대한 반작용으로, 이너 바디(2)의 제1 외측 돌출부(21a)는 제1 파이프(210)의 내주면을 가압하게 된다. 즉, 제1 내측 돌출부(11a)의 가압 및 밀착에 의해 아우터 바디(1)와 제1 파이프(210) 사이의 틈이 제거되어 제1 파이프(210) 내부의 유체가 아우터 바디(1)와 제1 파이프(210) 사이를 통해 유출되는 것이 방지되는 실링 작용이 이루어질 수 있다. 또한, 제1 외측 돌출부(21a)의 가압 및 밀착에 의해 이너 바디(2)와 제1 파이프(210) 사이의 틈이 제거되어 제1 파이프(210) 내부의 유체가 이너 바디(1)와 제1 파이프(210) 사이를 통해 유출되는 것이 방지되는 실링 작용이 이루어질 수 있다.

이처럼 본원에 의하면, 제1 스웨지 링(3)의 스웨징 시에 2중 실링(아우터 바디의 소성 변형에 의한 가압을 통한 제1 실링 및 그 반작용에 해당하는 이너 바디의 가압 지지를 통한 제2 실링)이 이루어질 수 있다. 이러한 2중 실링에 의하면, 제1 파이프(210)의 단부 끝단 부분이 제1 파이프(210) 내부 또는 외부에 노출되는 것이 원천적으로 차단될 수 있다. 일반적으로 파이프의 단부 끝단은 절단 가공된 면으로서, 절단 가공시 발생된 미세한 파티클이 잔여하고 있을 가능성이 있다. 그러나, 본원에 의하면, 이러한 잔여 분진의 원치 않은 유입이 차단될 수 있어, 반도체, 제약 등 일부 산업군에서 특수하게 요구되는 고청정 가스 배관에 대한 적용 적합성이 충분히 확보될 수 있다.

구체적으로, 고청정 가스 배관은 그 특수성으로 인해 내면 평활도, 배관 재질의 청정도, 배관 표면 및 모든 관련 부속의 청정도, 저압 가스의 경우 상대적으로 얇은 배관 두께 등을 요구한다. 고청정 가스를 가스를 수용하는 수용하는 배관은 이러한 특수성으로 인하여 일반적인 용도의 배관과 물리적인 사양 및 화학적 조성에서도 일부 차이를 보인다. 고청정이 의미하는 바는 불순물 없이 가스의 순도가 매우 높아야 한다는 점이다. 가스의 순도는 가스 제작 과정에서 다른 가 스와 혼입되지 않도록 하는 것이 가장 주요한 주요한 요소이나, 공급 시스템인 배관에서도 다른 물질이 혼입되지 않도록 완벽한 밀봉이 이루어져야 하고 불순물의 발생을 방지할 수 있어야 한다. 따라서 가스 배관은 제조 단계에서 원자재 자체가 가스와 반응하여 부산물을 생성하지 않도록 다단계에 걸쳐 불순물이 제거된 원자재(clean material)로 제조되며, 설치 과정에서 배관 내부로 혼입된 이물질이 강력한 가스 흐름(퍼징)에 의해 배관 내면에서 쉽게 박리 및 배출될 수 있도록 배관 내면을 조도(roughness; 거칠기)가 일정 수준 이하가 되도록 철저히 관리한다. 시공 과정에서 배관 내부로 이물질이 들어가는 것을 막기 위하여 주변 환경을 클린둠에 근접한 상태로 관리하는 것은 같은 목적에서 일반적으로 행해지는 절차이다.

종래의 파이프 연결 장치를 이용한 배관 시공의 경우, 파이프의 절단면이 파이프 내부 공간에 직접적으로 노출되어 파이프 내부의 청정도를 보장할 수 없는 요인으로 작용한다. 이에 반해, 본원에 의하면, 스웨징 부위당 적어도 하나 이상의 환형 씰링(제1 외측 돌출부)이 형성되어 제1 파이프(210) 내면에 밀착되도록 하는 이너 바디(2)를 포함하므로, 파이프의 절단면이 파이프 내부 공간에 직접적으로 노출되는 것이 차단될 수 있다. 여기서, 이너 바디(2)는 파이프 절단 부위가 파이프 내부 환경에 노출되지 않도록 그 내면(특히 제1 외측 돌출부 부분)이 모든 부위에 대하여 연속되는 면을 갖는 단일 부속을 통해 구현됨이 바람직하다.

또한, 본 파이프 연결 장치가 고청정 가스 배관에 적용되기 위해서는, 이너 바디(2)의 내부 표면이 파이프 내면 대비 동등 이상 수준의 조도(roughness)를 가짐이 바람직하다. 또한, 이너 바디(2)가 파이프 재질 대비 동등 이상의 재료 청정도 및 내부식성/내환경성을 지난 재료를 통해 형성되도록 이너 바디(2) 재질의 화학적 조성의 관리가 필요하다.

한편, 아우터 바디(1)의 전단부(1a)의 내주에는, 제1 내측 돌출부(11a)보다 전방에 제1 파이프(210)의 토션(torsion)을 방지하도록 제1 스웨지 링(3)의 스웨징에 의해 제1 파이프(210)를 가압하는 제1 치형부(12a)가 원주 방향을 따라 형성될 수 있다. 도 4를 참조하면, 제1 치형부(12a)는 종 방향으로 길게 형성된 치형(tooth form)이 원주 방향을 따라 반복적으로 배치되는 형태로 구비될 수 있다. 즉, 제1 치형부(12a)는 아우터 바디(1)를 종단 절개한 종단면의 내주를 바라보았을 때 치형을 가지도록 구비될 수 있다.

이러한 제1 치형부(12a)에 대응하여, 제1 스웨지 링(3)은 아우터 바디(1)를 제1 치형부(12a)에 대응하는 부분의 외경이 감소되는 방향으로 소성 변형시키는 스웨징이 가능하도록 구비될 수 있다. 즉, 제1 스웨지 링(3)에 의해 제1 치형부(12a)가 변형되었을 때, 제1 치형부(12a)는 제1 파이프(210)의 외면을 가압하거나 제1 파이프(210)의 외면 상에 일부 박혀 제1 파이프(210)의 비틀림을 방지하는 쐐기형 구조를 형성할 수 있다. 이에 따라, 제1 파이프(210)의 비틀림 외력에 대한 내성(anti-torsion)이 상당히 증대될 수 있다.

또한, 제1 치형부(12a)는 제1 파이프(210)의 벤딩(bending)을 방지하도록 제1 스웨지 링(3)보다 전방으로 일부 돌출 형성될 수 있다. 도 3b를 참조하면, 아우터 바디(1)의 전단부(1a)의 앞단에 위치한 제1 치형부(12a)가 제1 스웨지 링(3)보다 전방으로 돌출되어 있으며, 이러한 제1 치형부(12a)의 일부 돌출된 부분이 제1 파이프(210)의 외주면을 보다 플렉서블하게 지지함으로써, 외력, 자중 등으로 인한 제1 파이프(210)의 벤딩이 보다 점진적으로 자연스럽게 방지될 수 있다.

또한 도 3b 및 도 5를 참조하면, 이너 바디(2)의 전단부(2a)의 외주에는, 제1 치형부(12a)와 대응하는 위치에 환형의 제1 외측 돌기(22a)가 하나 이상 형성될 수 있다. 제1 외측 돌기(22a)의 작용은 제1 내측 돌출부(11a)의 가압에 대한 제1 외측 돌출부(21a)의 반발 지지 작용과 유사하게 이해될 수 있다. 구체적으로, 상술한 바와 같이 제1 치형부(12a)가 소성 변형과 함께 제1 파이프(210)를 가압하면, 그 반대편에 위치하는 제1 외측 돌기(22a)는 상기 가압에 대한 반발력을 제1 파이프(210)에 작용하면서 제2 파이프(210)를 지지할 수 있다. 이에 따라, 환형으로 형성된 제1 외측 돌기(22a)에 의해, 이너 바디(2)와 제1 파이프(210) 사이에 대한 실링이 이루어질 수 있다.

이러한 제1 외측 돌기(22a)는 원주 방향을 따라 연속적으로 연장되는 환형 구조로서, 파이프의 종 방향과 평행한 방향을 따라 연장 형성되는 제1 치형부(12a)의 치형과는 직교하는 형태를 띈다.

한편, 아우터 바디(1) 전단부(1a)의 후단 외면에는 후방을 향해 비스듬하게 돌출되는 제1 환형 쐐기부(13a)가 형성될 수 있다. 이러한 제1 환형 쐐기부에 대응하여, 제1 스웨지 링(3)의 후단 내면에는 스웨징 완료시 역 방향으로의 이동(이탈)이 방지되도록 제1 환형 쐐기부(13a)와 맞물림 결합되는 제1 환형 쐐기홈부(31)가 형성될 수 있다.

예시적으로 도 3a를 참조하면, 제1 스웨지 링(3)에 의한 스웨징이 완료되기 전의 위치에서는 제1 환형 쐐기부(13a)가 제1 환형 쐐기홈부(31)에 쐐기 걸림되지 않는다. 하지만 도 3b를 참조하면, 제1 스웨지 링(3)에 의한 스웨징이 완료된 위치에서는 제1 환형 쐐기부(13a)가 제1 환형 쐐기홈부(31)에 쐐기 걸림되며, 이러한 쐐기 걸림에 따라 제1 스웨지 링(3)은 다시 전방(스웨징이 해제되는 방향)으로 이동될 수 없는 상태에 놓이게 된다.

이러한 쐐기 결합 구조에 의하면, 윤활제의 사용을 줄이거나 윤활제를 사용하지 않더라도, 신뢰성 높은 스웨지 피팅이 안정적으로 이루어질 수 있게 된다.

또한, 아우터 바디(1)는 전단부(1a)와 후단부(1b)의 사이에 형성되는 중앙부(1c)를 포함할 수 있다. 아우터 바디(1)의 중앙부(1c)는 그 내주면이 내측 방향으로 단차지게 함몰되는 구성이다. 도 3 및 도 7a를 참조하면, 아우터 바디(1)의 중앙부(1c)는 제1 파이프(210)의 단부 끝단면에 대향하도록 형성되는 전방 단차면(15a)을 포함할 수 있다.

이상에서는 본 파이프 연결 장치가 제1 파이프(210)와 연결되는 전단부의 구조에 중점을 두어 설명하였으며, 이하에서는 본 파이프 연결 장치가 제2 파이프(220)와 연결되는 후단부의 구조에 중점을 두어 설명하기로 한다. 다만, 본 파이프 연결 장치가 제2 파이프(220)와 연결되는 후단부의 구조는 전술한 전단부의 구조와 대칭되는 구조를 가지므로, 앞서 살핀 구성과 대칭되는 구성에 대한 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.

아우터 바디(1)는 후단부(1b)에 제2 파이프(220)의 단부가 삽입될 수 있다. 또한, 아우터 바디(1)의 후단부(1b)의 내주에는 환형의 제2 내측 돌출부(11b)가 형성될 수 있다. 제2 내측 돌출부(11b)는 종 방향을 따라 간격을 두고 복수개 구비될 수 있다. 또한, 아우터 바디(1)에서, 복수개의 제2 내측 돌출부(11b) 사이 부분의 두께는 복수개의 제2 내측 돌출부(11b)에 대응하는 부분의 두께보다 얇게 설정될 수 있다.

이너 바디(2)는 후단부(2b)가 제2 파이프(220)의 단부에 삽입될 수 있다. 또한, 이너 바디(2)의 후단부(2b)의 외주 중 제2 내측 돌출부(11b)와 대응하는 위치에는 환형의 제2 외측 돌출부(21b)가 형성될 수 있다. 이너 바디(2)에서, 복수개의 제2 외측 돌출부(21b) 사이 부분의 두께는 복수개의 제2 외측 돌출부(21b)에 대응하는 부분의 두께보다 얇게 설정될 수 있다.

제2 내측 돌출부(11b) 및 제2 외측 돌출부(21b) 중 어느 하나에는 중간에 환형으로 함몰된 골이 형성될 수 있다. 또한, 제2 내측 돌출부(11b) 및 제2 외측 돌출부(21b) 중 다른 하나는 제2 파이프(220)의 종 방향에 대하여 상기 골과 대응하여 위치할 수 있다.

본 파이프 연결 장치는 제2 스웨지 링(4)를 포함할 수 있다.

제2 스웨지 링(4)은 아우터 바디(2)를 제2 내측 돌출부(11b)에 대응하는 부분의 외경이 감소되는 방향으로 소성 변형시키는 스웨징에 의해 아우터 바디(1)의 후단부(1b) 외주를 둘러싸는 구성이다. 제2 스웨지 링(4)의 스웨징에 의해, 제2 내측 돌출부(11b)는 제2 파이프(220)의 외주면을 가압하게 된다. 또한, 제2 내측 돌출부(11b)가 제2 파이프(220)의 외주면을 가압하는 것에 대한 반작용으로, 이너 바디(2)의 제2 외측 돌출부(21b)는 제2 파이프(220)의 내주면을 가압하게 된다.

아우터 바디(1)의 후단부(1b)의 내주에는, 제2 내측 돌출부(11b)보다 후방에 제2 파이프(220)의 토션(torsion)을 방지하도록 제2 스웨지 링(4)의 스웨징에 의해 제2 파이프(220)를 가압하는 제2 치형부(12b)가 원주 방향을 따라 형성될 수 있다. 이러한 제2 치형부(12b)에 대응하여, 제2 스웨지 링(4)은 아우터 바디(1)를 제2 치형부(12b)에 대응하는 부분의 외경이 감소되는 방향으로 소성 변형시키는 스웨징이 가능하도록 구비될 수 있다. 또한, 제2 치형부(12b)는 제2 파이프(220)의 벤딩(bending)을 방지하도록 제2 스웨지 링(4)보다 후방으로 일부 돌출 형성될 수 있다. 또한, 이너 바디(2)의 후단부(2b)의 외주에는, 제2 치형부(12b)와 대응하는 위치에 환형의 제2 외측 돌기(22b)가 하나 이상 형성될 수 있다.

아우터 바디(1) 후단부(1b)의 전단 외면에는 전방을 향해 비스듬하게 돌출되는 제2 환형 쐐기부(13b)가 형성될 수 있다. 이러한 제2 환형 쐐기부에 대응하여, 제2 스웨지 링(4)의 전단 내면에는 스웨징 완료시 역 방향(스웨징이 해제되는 방향)으로의 이동이 방지되도록 제2 환형 쐐기부(13b)와 맞물림 결합되는 제2 환형 쐐기홈부(41)가 형성될 수 있다.

아우터 바디(1)의 중앙부(1c)는 제2 파이프(220)의 단부 끝단면에 대향하도록 형성되는 후방 단차면(15b)을 포함할 수 있다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 아우터 바디(outer body)
1a: 아우터 바디의 전단부
11a: 제1 내측 돌출부
12a: 제1 치형부
13a: 제1 환형 쐐기부
1b: 아우터 바디의 후단부
11b: 제2 내측 돌출부
12b: 제2 치형부
13b: 제2 환형 쐐기부
1c: 아우터 바디의 중앙부
15a: 전방 단차면
15b: 후방 단차면
2: 이너 바디(inner body)
2a: 이너 바디의 전단부
21a: 제1 외측 돌출부
22a: 제1 외측 돌기
2b: 이너 바디의 후단부
21b: 제2 외측 돌출부
22b: 제2 외측 돌기
3: 제1 스웨지 링
31: 제1 환형 쐐기홈부
4: 제2 스웨지 링
41: 제2 환형 쐐기홈부
210: 제1 파이프
220: 제2 파이프
310: 제1 스웨지 링
320: 제2 스웨지 링
330: 바디

Claims (10)

1. 2개의 파이프의 대향하는 단부를 상호 연결하는 장치에 있어서,
   전단부에 제1 파이프의 단부가 삽입되고, 전단부의 내주에 환형의 제1 내측 돌출부가 형성되는 아우터 바디;
   전단부가 상기 제1 파이프의 단부에 삽입되고, 전단부의 외주 중 상기 제1 내측 돌출부와 대응하는 위치에 환형의 제1 외측 돌출부가 형성되는 이너 바디; 및
   상기 아우터 바디를 상기 제1 내측 돌출부에 대응하는 부분의 외경이 감소되는 방향으로 소성 변형시키는 스웨징에 의해 상기 아우터 바디의 전단부 외주를 둘러싸는 제1 스웨지 링을 포함하되,
   상기 스웨징에 의해, 상기 제1 내측 돌출부가 상기 제1 파이프의 외주면을 가압하고 상기 제1 외측 돌출부가 상기 제1 파이프의 내주면을 가압하며,
   상기 아우터 바디의 전단부의 내주에는 상기 제1 내측 돌출부보다 전방에 상기 제1 파이프의 토션(torsion)을 방지하도록 상기 스웨징에 의해 상기 제1 파이프를 가압하는 제1 치형부가 원주 방향을 따라 형성되고, 상기 이너 바디의 전단부의 외주에는 상기 제1 치형부와 대응하는 위치에 환형의 제1 외측 돌기가 하나 이상 형성되며,
   상기 제1 스웨지 링은 상기 아우터 바디를 상기 제1 치형부에 대응하는 부분의 외경이 감소되는 방향으로 소성 변형시키는 스웨징이 가능하도록 구비되고,
   상기 제1 치형부는 상기 제1 파이프의 벤딩을 방지하도록 상기 제1 스웨지 링보다 전방으로 일부 돌출 형성되는 것인, 파이프 연결 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 내측 돌출부 및 상기 제1 외측 돌출부 중 어느 하나에는 중간에 환형으로 함몰된 골이 형성되고,
   상기 제1 내측 돌출부 및 상기 제1 외측 돌출부 중 다른 하나는 상기 제1 파이프의 종 방향에 대하여 상기 골과 대응하여 위치하는 것인, 파이프 연결 장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 내측 돌출부는 종 방향을 따라 간격을 두고 복수개 구비되는 것인, 파이프 연결 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 아우터 바디에서, 상기 복수개의 제1 내측 돌출부 사이 부분의 두께는 상기 복수개의 제1 내측 돌출부에 대응하는 부분의 두께보다 얇은 것인, 파이프 연결 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 아우터 바디 전단부의 후단 외면에는 후방을 향해 비스듬하게 돌출되는 제1 환형 쐐기부가 형성되고,
   상기 제1 스웨지 링의 후단 내면에는 스웨징 완료시 역 방향으로의 이동이 방지되도록 상기 제1 환형 쐐기부와 맞물림 결합되는 제1 환형 쐐기홈부가 형성되는 것인, 파이프 연결 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 아우터 바디는 그 내주면이 내측 방향으로 단차지게 함몰되어, 전방 단차면이 상기 제1 파이프의 단부 끝단면에 대향하는 중앙부를 포함하는 것인, 파이프 연결 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 아우터 바디는 후단부에 제2 파이프의 단부가 삽입되고, 후단부의 내주에 환형의 제2 내측 돌출부가 형성되고,
    상기 이너 바디는 후단부가 상기 제2 파이프의 단부에 삽입되고, 후단부의 외주 중 상기 제2 내측 돌출부와 대응하는 위치에 환형의 제2 외측 돌출부가 형성되며,
    상기 장치는 상기 아우터 바디를 상기 제2 내측 돌출부에 대응하는 부분의 외경이 감소되는 방향으로 소성 변형시키는 스웨징에 의해 상기 아우터 바디의 후단부 외주를 둘러싸는 제2 스웨지 링을 더 포함하고,
    상기 제2 스웨지 링의 스웨징에 의해, 상기 제2 내측 돌출부는 상기 제2 파이프의 외주면을 가압하고, 상기 제2 외측 돌출부는 상기 제2 파이프의 내주면을 가압하는 것인, 파이프 연결 장치.

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