KR101872205B1 - 허브 플랜지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 허브 플랜지에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 허브 플랜지는 플랜지 몸체의 일측에 형성된 허브와 타측에 형성된 파이프 연결부를 포함하는 허브 플랜지에 있어서, 상기 플랜지 몸체의 내주면에는 육성 용접을 통해서 이종 금속층이 형성되되, 실링이 결합되는 실링 체결홈은 상기 이종 금속층에 인접하여 형성되며, 상기 허브의 돌출 각도(a)는 상기 파이프 연결부의 연결 각도(b)보다 상대적으로 작게 형성되며, 상기 허브(16)의 돌출 각도(a)는 22도에서 27도 이내로 제한되고, 파이프 연결부(14)의 연결 각도(b)는 28도에서 32도 사이로 제한되는 것을 특징으로 한다.

Description

허브 플랜지{a hub flange}

본 발명은 허브 플랜지에 관한 것으로서, 파이프 단부에 용접을 통해서 결합되는 플랜지를 외부 가압력을 가하는 클램프에 의해서 체결시켜서 파이프와 파이프를 연결시키는 허브 플랜지에 관한 것이다.

배관과 배관을 연결하는 경우에 플랜지를 사용하는 것이 일반적이다. 예를 들면, 일측 배관의 이음 단부에 다수개의 결합공이 형성된 플랜지가 용접에 의하여 결합되고, 타측 배관) 역시 이음 단부에 플랜지가 용접에 의하여 결합된다.

플랜지를 상호 맞닿는 형태로 배치한 이후에, 볼트를 플랜지에 형성된 결합공에 삽입하고, 너트)로 체결하는 것에 의하여 배관이 상호 연결된다.

이러한 선행기술에는 대한민국 특허청에 출원된 출원번호 제10-2002-0001304호(2002.01.09:출원일), 10-2009-0027392호(2009.03.31:출원일)등이 있다.

이러한 플랜지의 종류는 이음 형태와 체결 구조에 따라서 다양하게 분류되면 허브 플랜지(Hub Flange)는 상대적으로 낮은 허브를 갖는 플랜지를 양측 파이프에 용접을 통해서 체결하고, 상기 클램프에 결합되는 클램프의 체결력을 통해서 체결하는 것이 일반적이다.

이러한 허브 플랜지는 원자력 산업, 파워플랜트, 석유화학 산업 등의 첨단산업 분야에서는 초내열 합금이 기본적인 구조재료로 많이 사용되고 있으며, 허브 플랜지 전체를 이러한 특수 합금으로 제작하는 경우 제작 단가가 많이 소요된다는 문제점이 있다.

또한, 이러한 종래의 허브 플랜지는 클램프와 허브 체결 부위와 플랜지 몸체와 파이프 연결부 부위의 응력 집중 현상으로 인한 파손의 우려가 있는 문제점이 있다.

본 발명에 따른 허브 플랜지은 특수 합금이 요구되는 허브 플랜지의 생산 비용을 절감할 수 있고, 허브와 파이프 연결부의 응력 집중을 완화시킬 수 있는 구조를 채택한 허브 플랜지를 제공하는 데 그 목적이 있다,

본 발명에 따른 허브 플랜지는 플랜지 몸체의 일측에 형성된 허브와 타측에 형성된 파이프 연결부를 포함하는 허브 플랜지에 있어서, 상기 플랜지 몸체의 내주면에는 육성 용접을 통해서 이종 금속층이 형성되되, 실링이 결합되는 실링 체결홈은 상기 이종 금속층에 인접하여 형성되며, 상기 허브의 돌출 각도(a)는 상기 파이프 연결부의 연결 각도(b)보다 상대적으로 작게 형성되며, 상기 허브(16)의 돌출 각도(a)는 22도에서 27도 이내로 제한되고, 파이프 연결부(14)의 연결 각도(b)는 28도에서 32도 사이로 제한되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 허브 플랜지는 모재인 플랜지 몸체의 내주면에 육성 용접을 통해서 이종 금속층이 형성시켜서 생산 비용을 절감하면서 산화 및 부식에 강한 플랜지를 제공할 수 있는 장점이 있다.

또한, 허브의 돌출 각도는 상기 파이프 연결부의 연결 각도보다 상대적으로 작게 형성시키는 구조를 채택하여 클램프와 허브 체결 부위와 플랜지 몸체와 파이프 연결부 부위의 응력 집중 현상으로 인한 파손을 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 허브 플랜지를 도시하는 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 허브 플랜지를 도시하는 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따른 허브 플랜지의 제조방법을 도시하는 변화도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 종래의 허브 플랜지를 도시하는 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 허브 플랜지는 양측 파이프에 각각 용접을 통해서 체결되고, 외부의 클램프(30)에 가압력에 의해서 기밀이 유지된다.

이러한 허브 플랜지의 내측면에는 실링(40)이 수용되는 수용부가 형성되어 클램프(30)의 가압력에 의해서 실링(40)을 통해서 기밀이 유지된다.

여기서, 클램프(30)에는 체결을 위한 볼트 체결홀(32)이 다수개 형성되고, 상기 볼트 체결홀(32)에 체결되는 볼트의 체결력에 의해서 양측 허브 플랜지가 밀착되어 기밀이 유지된다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 허브 플랜지를 도시하는 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 허브 플랜지는 플랜지 몸체(12)의 일측에 형성된 허브(16)와 타측에 형성된 파이프 연결부(14)를 포함하는 허브 플랜지에 있어서, 상기 허브(16)의 돌출 각도(a)는 상기 파이프 연결부(14)의 연결 각도(b)보다 상대적으로 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.

구조적으로 허브(16)의 돌출 각도(a)는 22도에서 27도 이내로 제한되고, 파이프 연결부(14)의 연결 각도(b)는 28도에서 32도 사이로 제한되는 것이 바람직하다.

이러한 허브의 돌출 각도를 제한하는 구조적 특징으로 인하여 허브와 플랜지 몸체의 연결부위에 발생되는 응력 집중 현상을 방지할 수 있게 된다. 물론 상기 허브에 결합되는 클램프 내측의 경사면도 이에 대응되는 각도로 제작되어야 하는 것은 당연하다.

도 2에 도시된 허브 플랜지의 형태는 인테그랄(Integral) 형태이며, 2000psi~20000psi까지 견딜 수 있는 것으로 테스트 결과 확인되었다.

특히, 본 발명에 따른 허브 플랜지는 플랜지 몸체(12)의 내주면에는 육성 용접을 통해서 이종 금속층(11)이 형성되되, 실링이 결합되는 실링 체결홈(18)은 상기 이종 금속층에 인접하여 형성된다.

이러한 구조를 이용하게 되면 허브 플랜지 전체 내측면이 내열성이 강화되고, 산화 및 부식에 강한 허브 플랜지를 제공할 수 있다.

특히, 이러한 이종금속층을 플랜지 몸체 내측에 육성 용접함으로써 발생되는 응력 집중 현상은 앞서 살펴본 허브(16)의 돌출 각도(a)를 조정하여 완화시킬 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따른 허브 플랜지의 제조방법을 도시하는 변화도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 허브 플랜지의 제조방법은 (a)단계인 관통홀(19)이 형성된 플랜지 몸체(12)를 가공하는 플랜지 몸체 가공 단계를 먼저 거치게 된다.

이러한 플랜지 몸체 가공 단계는 저가의 연강 또는 저합금강을 이용하여 원소재를 단조 공법을 통해서 형성하거나, 주조를 통해서 제조하게 된다. 이러한 기계 가공을 통해서 형성된 플랜지 몸체는 일정 온도하에서 열처리가 이루어진다.

또한, 정밀한 제품 수치에 맞게 절삭 가공을 통해서 원하는 제품으로 성형하게 된다.

상기 플랜지 몸체 가공 단계가 완료되면 도 3의 (b)단계인 관통홀(19) 내주면에 이종금속층을 육성 용접을 통해서 형성시키는 용접 단계를 거치게 된다.

이종금속층을 육성 용접하는 오버레이 용접 방법은 용사(Thermal Spray), Plasma Transferred Arc Welding (PTAW, 플라즈마 클래딩), Submerged Arc Welding (SAW), Tungsten Insert Gas Welding (TIG), Metal Insert Gas Welding (MIG), SAW & ESW Strip 등이 있으며, 모재의 형상과 종류에 따라서 용접 방법을 다르게 적용가능하다.

여기서, 이종금속층은 인코넬(inconel:니켈을 주체로 하여 15%의 크로뮴, 6∼7%의 철, 2.5%의 타이타늄, 1% 이하의 알루미늄·망가니즈·규소를 첨가한 내열합금)을 사용하거나, 모넬 금속(Monel metal: 자황철광석을 전로로 제련하는 과정에서 생성물을 배소하고, 목탄가루로 환원시켜 얻은 구리와 니켈의 합금) 사용하는 것이 내열성과 산화방지에 탁월한 효과가 있다.

이러한 이종금속층이 형성되면 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 플랜지 몸체의 일측면에 상기 이종금속층(11)에 인접하여 실링 체결홈(18)을 형성시키는 실링 체결홈 형성 단계를 거쳐서 제품을 완성하게 된다.

이러한 실링 체결홈(18)이 이종금속층(11)에 인접하여 형성됨으로써 플랜지 전체가 강화되는 효과를 얻을 수 있다.

이상과 이 본 발명은 허브 플랜지를 제공하는 것을 주요한 기술적 사상으로 하고 있으며, 도면을 참고하여 상술한 실시 예는 단지 하나의 실시 예에 불과하므로 본 발명의 진정한 범위는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

10: 허브 플랜지
11: 이종 금속층
12: 플랜지 몸체
14: 파이프 연결부
16: 허브
18: 실링 체결홈
19: 관통홀
30: 클램프
32: 볼트 체결홀
40: 실링

Claims (3)

1. 플랜지 몸체의 일측에 형성된 허브와 타측에 형성된 파이프 연결부를 포함하는 허브 플랜지에 있어서,
   상기 플랜지 몸체의 내주면에는 육성 용접을 통해서 이종 금속층이 형성되되, 실링이 결합되는 실링 체결홈은 상기 이종 금속층에 인접하여 형성되며,
   상기 허브의 돌출 각도(a)는 상기 파이프 연결부의 연결 각도(b)보다 상대적으로 작게 형성되며,
   상기 허브(16)의 돌출 각도(a)는 22도에서 27도 이내로 제한되고, 파이프 연결부(14)의 연결 각도(b)는 28도에서 32도 사이로 제한되는 것을 특징으로 하는 허브 플랜지.
   
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