KR101881275B1 - 연결각도 조절이 가능한 무용접식 파이프 이음매의 제조방법, 제조장치 및 그 제조방법에 의해 제조된 파이프 이음매 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연결각도 조절이 가능한 무용접식 파이프 이음매의 제조방법 및 제조장치에 대한 것이다. 보다 상세하게는 한 쌍의 파이프를 설정된 연결각도로 결합시키기 위한 이음매의 제조장치에 있어서, 베이스와, 상기 베이스 상면에 직관형태의 파이프가 안착되는 회전롤러와, 상기 베이스의 타측상면에 구비되며 상기 파이프의 타측면과 접촉되어 타측방향으로의 이동을 구송하는 고정단과, 상기 파이프의 일측을 확관성형하기 위한 펀치다이와, 상기 펀치다이를 상기 파이프 측으로 가압이동시키는 가압실린더를 포함하여, 1차 성형을 진행하는 펀치머신; 상기 베이스의 타측상면에 구비되며 상기 파이프의 타측면과 결합되어 상기 파이프의 길이방향 중심축 회전을 가능하게 하는 회전용 척이 구비되고 타측방향으로의 이동을 구송하는 고정대와 상기 파이프의 1차 성형부의 내면에 접촉되는 제1곡면가공단과, 상기 1차 성형부의 외면에 가압되는 오목단을 갖는 금형과, 상기 금형을 상기 파이프 측으로 가압이동시키는 가압수단을 포함하여, 2차 성형을 통해 파이프 일측에 제1곡면부를 형성시키는 롤러확관기; 및 제1곡면부가 형성된 파이프가 로딩되며, 베이스 일측 상면에 구비되어 파이프의 일측방향으로의 이동을 구속하는 고정부와, 상기 파이프의 타측을 확관성형하기 위한 펀칭다이와, 상기 펀칭다이를 상기 파이프 측으로 가압이동시키는 가압유닛을 포함하여, 상기 파이프 타측에 제2곡면부와 확관부를 형성시키는 펀칭머신;을 포함하는 것을 특징으로 하는 연결각도 조절이 가능한 무용접식 파이프 이음매의 제조장치에 관한 것이다.

Description

연결각도 조절이 가능한 무용접식 파이프 이음매의 제조방법, 제조장치 및 그 제조방법에 의해 제조된 파이프 이음매{Apparatus and method for manufacturing non­welded pipe connecting joint capable of controlling joint angle and non­welded pipe connecting joint}

본 발명은 연결각도 조절이 가능한 무용접식 파이프 이음매의 제조방법, 제조장치 및 그 제조방법에 의해 제조된 파이프 이음매에 대한 것이다.

일반적으로 파이프는 액체나 기체를 관의 내부를 통해 이송시킨다. 통상 사용되고 있는 파이프의 연결방법은 그립형 장치를 이용한 방법, 홈 조인트 장치를 이용한 방법, 플랜지를 결합하여 연결하는 방법, 파이프와 파이프의 접합부분을 용접하여 직접 연결하는 방법, 파이프의 외주면에 용접 결합된 링에 조인트를 끼워 연결하는 방법 및 한쪽 파이프의 확관된 부위에 타측 파이프를 끼워넣는 방법 등이 있다.

본 발명의 발명자는 등록특허 제999943호의 발명자에 해당한다. 도 1은 종래 등록특허 제999943호의 조립성 및 밀봉성이 향상된 무용접 파이프 연결 조인트의 구성을 나타낸 분해 사시도를 도시한 것이다. 그리고 도 2는 종래 조립성 및 밀봉성이 향상된 무용접 파이프 연결 조인트의 구성중 탄성 가스킷과 고정링의 결합 상태에서의 정단면도를 도시한 것이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 파이프의 플랜지부에 결합되는 무용접 파이프 연결 조인트(1)는, 합성 수지 재질로 링형태로 형성되고, 상기 파이프(2)의 플랜지부(110)의 폭과 동일하거나 더 넓게 형성되며, 외측면 중앙부에 쐐기형태의 압입 돌기가 돌출 형성되는 탄성 가스캣(130)과; 상기 탄성 가스켓(130)이 내측면에 압입 고정되도록 금속 재질로 형성되고, 내측면에 상기 탄성 가스켓(130)의 압입 돌기와 대응되는 압입 홈이 형성되며, 외측면에 이의 중심에서 방사상으로 복수의 가이드 돌기가 돌출 형성되는 고정링(132)과; 금속 재질로 상기 파이프(2)의 플랜지부(110) 외측에 결합되도록 상호 대칭되는 형태로 형성되되, 양단에 제 1체결턱이 각각 형성되고, 그 중심점에서 방사상으로 제 1볼트홀이 형성되며, 일측면 내측면에 상기 파이프의 플랜지부가 삽입되는 제 1플랜지 홈 및 상기 고정링의 가이드 돌기가 삽입되는 제 1가이드 홈이 각각 형성되는 제 1플랜지(3)와; 금속 재질로 상기 파이프의 플랜지부 외측에 결합되도록 상호 대칭되는 형태로 형성되되, 양단에 제 2체결턱이 각각 형성되고, 그 중심점에서 방사상으로 제 2볼트홀이 형성되며, 일측면 내측면에 상기 파이프의 플랜지부가 삽입되는 제 2플랜지 홈 및 상기 고정링의 가이드 돌기가 삽입되는 제 2가이드 홈이 각각 형성되는 제 2플랜지(4)와; 상기 제 1, 2플랜지(3,4)의 제 1, 2볼트홀을 관통하는 볼트(151); 및 상기 볼트(151)와 체결되는 너트(152)를 포함하여 구성된다.

그러나 이러한 종래 한 쌍의 플랜지를 이용한 체결방식은 제1플랜지(3)와 제2플랜지(4)가 면접촉되어 지며, 제1플랜지(3)와 제2플랜지(4) 사이에 파이프의 플랜지부가 위치되게 되므로 간극이 벌어질 수 있어 수밀, 긴밀을 유지하기 힘든 문제점이 존재하였다.

또한, 한국 등록특허 제1085122호로서 링 조인트 배관 연결구조를 발명하였었다. 도 3은 종래 플레어 가공을 이용하여 체결이 용이한 무용접식 배관 조인트(1)의 구성을 나타낸 사시도를 도시한 것이다. 또한, 도 4는 종래 플레어 가공을 이용하여 체결이 용이한 무용접식 배관 조인트(1)의 구성을 나타낸 분해 사시도를 도시한 것이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 플레어 가공을 이용한 무용접식 배관 조인트는, 특히 상호 연결되는 각각의 끝단부가 플레어 가공되어 90°의 각도를 이루도록 확관되어 플랜지부(110)를 구비하는 파이프(2)와; 링 형태로 형성되고, 상기 파이프의플랜지부의 내측면에 결합되는 가스켓(130); 및 상기 파이프(2)의 플랜지부(110)가 내측면에 삽입되어 연결 및 고정상태를 유지하도록 한쌍이 상호 분할 형성되고, 내측면에 상기 플랜지부(110)가 삽입되는 삽입홈이 형성되는 링조인트(5)를 포함하여 구성됩니다.

그러나 이러한 링 조인트를 이용한 연결구조는 링 조인트를 파이프 외주면 상에 결합해야 하는데, 이때 플랜지부(110)와 가스켓(130)이 링 조인트의 내부에 정합시키기 위해서는 링 조인트 내면의 삽입홈을 형성시켜야 하고, 삽입홈을 형성하도라도 링 조인트에 맞춰지지 않는 문제점이 존재하게 된다. 링 조인트가 정합되지 않게 되면, 수밀을 유지할 수 없어 내부 압력과, 외부의 충격 및 지진 등에도 안전하게 유체를 이송할 수 없게 된다.

또한 종래의 플랜지형 연결방식은 플랜지가 강관에 고정되어 있어 체결시에 볼트홀을 맞추는데 어려움이 있었고, 현장설치에서 볼트 조임시 강관을 들어 작업해야하는 문제점이 존재하였다.

또한, 이러한 링 조인트 방식, 플랜지형 연결방식 모두 제1파이프와 제2파이프를 직선 형태로 연결할 수 밖에 없는 구조를 가지고 있다.

따라서 곡선 형태, 각도를 변형시키기 위해서는 곡관, 엘보관을 연결관으로 하여 양측에 이음매 구조를 결합하여야 하므로 조립이 번거롭고 수밀을 유지하기 힘들며 경제적이지 못한 단점을 갖는다.

대한민국 등록특허 제1085122호 대한민국 등록특허 제999943호

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 제1곡면부가 가공된 제1파이프와, 제2곡면부가 가공된 제2파이프를 분할형태의 압륜 또는 분할형태의 플랜지 구조를 채용하여, 한 쌍의 파이프를 설정된 연결각도로 결합, 체결시킬 수 있는 연결각도 조절이 가능한 무용접식 파이프 이음매의 제조장치 및 제조방법을 제공하는 것이다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 제1목적은, 각각이 일측에 제1곡면부가 형성되고 타측에 제2곡면부와 확관부가 형성된 한 쌍의 파이프를, 방사형으로 다수의 체결홀이 형성된 플랜지부와 상기 플랜지부의 외측에서 일측으로 연결된 직관 형태의 외측부를 갖고 한 쌍의 파이프 연결시 상기 플랜지부 내측면이 상기 제1곡면부 외면 일측에 접촉되는 압륜과, 상기 확관부 내면과 상기 제1곡면부 외면과 상기 플랜지부 내면 사이에 위치되는 가스켓과,상기 확관부 외면에 위치되는 볼트장착용 링을 포함하여, 일측에 링안착홈이 형성된 갈고리부를 가지며 상기 체결홀에 삽입되며 상기 링안착홈에 상기 볼트장착용 링이 고정되는 갈고리형 볼트와, 갈고리형 볼트에 대해 너트를 체결함으로써 한 쌍의 파이프를 설정된 연결각도로 결합시키기 위한 이음매의 제조장치에 있어서, 베이스와, 상기 베이스 상면에 직관형태의 파이프가 안착되는 회전롤러와, 상기 베이스의 타측상면에 구비되며 상기 파이프의 타측면과 접촉되어 타측방향으로의 이동을 구속하는 고정단과, 상기 파이프의 일측을 확관성형하기 위한 펀치다이와, 상기 펀치다이를 상기 파이프 측으로 가압이동시키는 가압실린더를 포함하여, 1차 성형을 진행하는 펀치머신; 베이스의 타측상면에 구비되며 상기 파이프의 타측면과 결합되어 상기 파이프에 대해 길이방향 중심축 회전을 가능하게 하는 회전용 척이 구비되고 타측방향으로의 이동을 구송하는 고정대와, 상기 파이프의 1차 성형부의 내면에 접촉되는 제1곡면가공단과, 상기 1차 성형부의 외면을 가압하는 오목단을 갖는 금형과, 상기 금형을 상기 파이프 측으로 가압이동시키는 가압수단을 포함하여, 2차 성형을 통해 파이프 일측에 제1곡면부를 형성시키는 롤러확관기; 및 제1곡면부가 형성된 파이프가 로딩되며, 베이스 일측 상면에 구비되어 파이프의 일측방향으로의 이동을 구속하는 고정부와, 상기 파이프의 타측을 확관성형하기 위한 펀칭다이와, 상기 펀칭다이를 상기 파이프 측으로 가압이동시키는 가압유닛을 포함하여, 상기 파이프 타측에 제2곡면부와 확관부를 형성시키는 펀칭머신;을 포함하는 것을 특징으로 하는 연결각도 조절이 가능한 무용접식 파이프 이음매의 제조장치로서 달성될 수 있다.

그리고 상기 펀칭다이는, 파이프의 내경에 부합되는 직경을 갖는 삽입단과, 상기 삽입단과 연결되며 파이프 타측에 제2곡면부를 형성시키기 위한 제2곡면성형단과, 제2곡면성형단에 연결되며 파이프 타측에 확관부를 형성시키기 위한 확관성형단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제2목적은 앞서 언급한 제 1목적에 따른 제조장치를 이용한, 연결각도 조절이 가능한 무용접식 파이프 이음매의 제조방법에 있어서, 직관 형태의 파이프 일측에 제1성형부를 형성시키기 위해 파이프를 펀치머신에 로딩하는 단계; 펀치머신의 펀치다이를 가압실린더를 통해 파이프 측으로 가압하여 파이프 일측에 1차 성형부를 형성하는 단계; 파이프 타측을 롤러확관기의 회전용 척에 장착시키고, 롤러확관기의 제1곡면가동단을 1차 성형부 내면에 접촉시키고 금형의 오목단을 가압수단을 통해 파이프측으로 가압하면서 회전수단에 의해 파이프를 길이방향 중심축 기준을 회전시키면서 2차 성형을 진행하여 파이프에 제1곡면부를 형성시키는 단계; 파이프를 회전용 척에서 분리한 후, 파이프의 타측을 성형하기 위해 파이프를 펀칭머신에 로딩시키는 단계; 및 펀칭머신의 펀칭다이를 가압유닛을 통해 가압하여 파이프 타측에 제2곡면부와 확관부를 성형하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연결각도 조절이 가능한 무용접식 파이프 이음매의 제조방법으로서 달성될 수 있다.

그리고 상기 확관부를 성형하는 단계 후에, 파이프 타측의 확관부 외면에 볼트장착용 링을 용접하여 장착하는 단계; 및 파이프 일측의 제1곡면부 외면과, 또 다른 파이프 타측의 확관부 내면 사이에 가스켓을 삽입하여 서로 접촉시키고, 한 쌍의 파이프가 원하는 연결각도가 되도록 조절하면서, 압륜을 갈고리형 볼트와 너트에 의해 고정하여 한 쌍의 파이프를 원하는 연결각도로 서로 체결시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 압륜은 2개이상으로 분할된 분할압륜이 결합되어 조립되고, 각각의 상기 분할압륜은 외측부 일측에 돌출형성되며 결합홀이 구비된 연결단을 갖고, 상기 분할압륜의 연결단이 서로 접촉된 상태에서 결합부재를 상기 결합홀에 삽입하여 2개이상의 분할압륜을 조립, 결합시키며, 상기 가스켓의 외면은 상기 확관부 내면과 면맞춤되도록 테이퍼가 형성되고, 상기 플랜지부 내측에는 돌출단이 형성되며, 상기 돌출단은 파이프 연결시 상기 가스켓과 접촉되며, 상기 파이프 연결 시, 와류현상을 방지하기 위해 상기 파이프 일측끝단과 상기 또 다른 파이프의 제2곡면부 사이에 와류방지용 고무가 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 연결각도 조절이 가능한 무용접식 파이프 이음매의 제조방법 및 제조장치에 따르면, 제1곡면부가 가공된 제1파이프와, 제2곡면부가 가공된 제2파이프를 분할형태의 압륜 또는 분할형태의 플랜지 구조를 채용하여, 한 쌍의 파이프를 설정된 연결각도로 결합, 체결시킬 수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 조립성 및 밀봉성이 향상된 무용접 파이프 연결 조인트의 구성을 나타낸 분해 사시도,
도 2는 종래 조립성 및 밀봉성이 향상된 무용접 파이프 연결 조인트의 구성중 탄성 가스킷과 고정링의 결합 상태에서의 정단면도,
도 3은 종래 플레어 가공을 이용하여 체결이 용이한 무용접식 배관 조인트의 구성을 나타낸 사시도,
도 4는 종래 플레어 가공을 이용하여 체결이 용이한 무용접식 배관 조인트의 구성을 나타낸 분해 사시도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 직선형태로 연결된, 연결각도 조절이 가능한 무용접식 파이프 이음매 구조의 단면도,
도 6a는 본 발명의 실시예에 따라 연결각도를 변형하여 연결된, 연결각도 조절이 가능한 무용접식 파이프 이음매 구조의 단면도,
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 갈고리형 볼트와 볼트장착용 링의 단면도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 연결각도 조절이 가능한 무용접식 파이프 이음매의 제조방법의 흐름도,
도 8a는 본 발명의 실시예에 따라 펀치머신에 파이프가 로딩되는 상태의 측단면도,
도 8b는 본 발명의 실시예에 따라 펀치다이에 의해 1차 성형되는 상태의 측단면도,
도 8c는 본 발명의 실시예에 따라 롤러확관기로 이동된 상태의 측단면도,
도 8d는 본 발명의 실시예에 따라 강관을 회전시키면서 가압수단에 의해 제1곡면가공단을 가압하면서 2차 성형하여 제1곡면부를 성형하는 상태의 측단면도,
도 8e는 도 8d에 의해 제1곡면부 성형이 완료된 파이프를 언로딩하는 상태의 측면도,
도 9a는 본 발명의 실시예에 따른 제1곡면부가 성형된 파이프를 펀칭머신에 로딩하는 상태의 측단면도,
도 9b는 본 발명의 실시예에 따라 파이프 타측에 펀칭다이를 통해 제2곡면부와 확관부를 성형하는 상태의 측단면도,
도 9c는 도 9b에 의해 제2곡면부와 확관부 성형이 완료된 파이프를 언로딩하는 상태의 측면도,
도 9d는 본 발명의 실시예에 따라 성형된 파이프의 확관부 외면에 볼트장착용 링을 용접한 상태의 측단면도,
도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 압륜의 정면도,
도 10b는 도 10a의 A-A 단면도,
도 11a는 본 발명의 실시예에 따른 압륜의 정면도,
도 11b는 도 11a의 B-B 단면도,
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 와류 방지용 고무가 결합된 연결각도 조절이 가능한 무용접식 파이프 이음매 구조의 단면도를 도시한 것이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 연결각도 조절이 가능한 무용접식 파이프 이음매(100) 및 그 이음매의 제조장치 및 제조방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 5는 본 발명의 실시예에 따라 직선형태로 연결된, 연결각도 조절이 가능한 무용접식 파이프 이음매(100)의 단면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 6a는 본 발명의 실시예에 따라 연결각도를 변형하여 연결된, 연결각도 조절이 가능한 무용접식 파이프 이음매(100)의 단면도를 도시한 것이다. 또한, 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 갈고리형 볼트(60)와 원형링(40)의 단면도를 도시한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 파이프 이음매(100)에 따르면, 한 쌍의 파이프(10)에 대해 원하는 연결각도로 조절, 변경하여 체결시킬 수 있게 된다. 도 5 및 도 6a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연결각도 조절이 가능한 무용접식 파이프 이음매 구조는 파이프(10), 압륜(30), 볼트장착용 링(40), 가스켓(50), 갈고리형 볼트(60), 너트(61) 등을 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 파이프(10)는 일측 끝단부에 특정곡률을 갖고 외측으로 볼록한 제1곡면부(11)가 형성된다. 그리고 파이프(20)의 타측 끝단부에는 특정곡률을 갖고 외측으로 볼록한 제2곡면부(12)와 제2곡면부와 타측으로 연결되며 확관되는 확관부(13)가 형성되어 있음을 알 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 연결각도 조절이 가능한 무용접식 파이프 이음매(100)의 제조방법의 흐름도를 도시한 것이다. 전체적으로 먼저, 파이프(10) 일측에 제1곡면부(11)를 형성시키기 위해 펀치머신(70)에 로딩하고(S1), 펀치다이(72)를 통해 1차 성형을 하게 된다(S2). 그리고 파이프(10)를 롤러확관기(80)로 이동시켜(S3), 롤러확관기(80)에 의한 2차 성형으로 제1곡면부(11)를 형성시키게 된다(S4).

그리고 롤러확관기(80)의 회전용 척(82)에서 분리한 후(S5), 파이프(10)의 타측을 성형하기 위해 파이프(10)를 펀칭머신(90)에 로딩시키게 된다(S6). 그리고 펀칭다이(92)에 의해 파이프(10) 타측에 제2곡면부(12)와 확관부(13)를 성형하게 된다(S7). 그리고 파이프(10) 타측의 확관부(13) 외면에 볼트장착용 링(40)을 용접하여 장착하게 된다(S8).

그리고 파이프(10) 일측의 제1곡면부(11) 외면과, 또 다른 파이프(10) 타측의 확관부(13) 내면 사이에 가스켓(50)을 삽입하여 서로 접촉시키고(S9), 한 쌍의 파이프(10)가 원하는 연결각도가 되도록 조절한 후(S10), 압륜(30)을 갈고리형 볼트(60)와 너트(61)에 의해 고정하여 한 쌍의 파이프(10)를 원하는 연결각도로 서로 체결시키게 된다(S11).

도 8a는 본 발명의 실시예에 따라 펀치머신에 파이프가 로딩되는 상태의 측단면도를 도시한 것이다. 그리고 도 8b는 본 발명의 실시예에 따라 펀치다이에 의해 1차 성형되는 상태의 측단면도를 도시한 것이다.

도 8c는 본 발명의 실시예에 따라 롤러확관기로 이동된 상태의 측단면도를 도시한 것이고, 도 8d는 본 발명의 실시예에 따라 강관을 회전시키면서 가압수단에 의해 제1곡면가공단을 가압하면서 2차 성형하여 제1곡면부를 성형하는 상태의 측단면도를 도시한 것이며, 도 8e는 도 8d에 의해 제1곡면부 성형이 완료된 파이프를 언로딩하는 상태의 측면도를 도시한 것이다.

즉, 도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 실시예에 따라 파이프(10) 일측에 제1곡면부(11)를 성형하기 위한 공정을 나타낸 단면도를 도시한 것이다.

도 8a에 도시된 바와 같이 먼저, 직관형태의 파이프(10)를 펀치머신(70)에 로딩하게 된다. 베이스(101) 상면에 구비된 회전롤러(102)에 파이프(10)를 안치시키고, 파이프(10)의 타측면이 펀치머신(70)의 고정단(71)에 접촉되도록 하여 타측방향으로의 파이프(10) 이동을 구속하도록 장착한다. 그리고 가압실린더(73)는 장착단(74)에 설치되며 가압실린더(73) 끝단에 고정된 펀치다이(72)를 이동시킬 수 있도록 구성된다.

도 8b에 도시된 바와 같이, 가압실린더(73)에 의해 펀치다이(72)를 파이프(10)의 일측으로 삽입 가압하여 1차 성형을 진행하게 됨을 알 수 있다.

1차 성형이 완료된 후, 파이프(10)를 롤러확관기(80)로 이동시키게 된다. 롤러확관기(80)는 도 8c 내지 도 8e에 도시된 바와 같이, 베이스(101) 타측 상면에 회전용 척(82)이 구비된 고정대(81)와, 베이스(101) 일측 상면에 구비되어 제1곡면가공단(83)이 장착된 가동단 이동유닛(84)과, 금형(85)을 파이프(10)측으로 가압시키는 가압수단(87) 등을 포함하여 구성됨을 알 수 있다.

먼저, 파이프(10) 타측끝단을 회전용 척(82)에 고정시켜 파이프(10)가 회전수단에 의해 파이프 길이방향 중심축을 기준으로 회전될 수 있도록 로딩하고, 가동단 이동유닛(84)에 의해 제1곡면가공단(83)의 외면이 파이프 일측의 1차 성형부의 내면에 접촉되도록 이동시키게 된다. 그리고 가압수단(87)에 의해 오목단(86)을 갖는 금형(85)을 1차 성형부 외면으로 가압하면서 파이프(10)를 회전시켜 파이프 일측에 제1곡면부(11)를 형성시키게 된다.

그리고 제1곡면부(11)의 성형이 완료되면, 파이프(10)를 회전용 척(82)에서 분리하게 된다.

또한, 파이프(10)는 도 5 및 도 6a에 도시된 바와 같이, 타측 끝단부에 특정곡률을 갖고 외측으로 확장된 제2곡면부(12)와, 제2곡면부(12) 타측 끝단에 연결된 확관부(13)를 갖고 있음을 알 수 있다.

도 9a는 본 발명의 실시예에 따른 제1곡면부가 성형된 파이프를 펀칭머신에 로딩하는 상태의 측단면도를 도시한 것이다. 그리고 도 9b는 본 발명의 실시예에 따라 파이프 타측에 펀칭다이를 통해 제2곡면부와 확관부를 성형하는 상태의 측단면도를 도시한 것이다. 또한, 도 9c는 도 9b에 의해 제2곡면부와 확관부 성형이 완료된 파이프를 언로딩하는 상태의 측면도를 도시한 것이다. 그리고 도 9d는 본 발명의 실시예에 따라 성형된 파이프의 확관부 외면에 볼트장착용 링을 용접한 상태의 측단면도를 도시한 것이다.

즉, 도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 실시예에 따라 파이프 타측에 제2곡면부(12)와 확관부(13)를 성형하기 위한 공정을 나타낸 단면도를 도시한 것이다.

도 9a에 도시된 바와 같이, 파이프(10)를 펀칭머신(90)에 로딩하게 된다. 파이프(10) 일측 끝단이 베이스(101) 일측 상면에 구비된 고정부(91)에 접촉하도록 하여 파이프(10)의 일측방향으로의 이동이 구성되도록 펀칭머신(90)에 로딩하게 된다.

그리고 베이스(101) 타측 상면에는 장착부(97)에 의해 가압유닛(96)이 설치되며 가압유닛(96)은 펀칭다이(92)를 파이프(10)측으로 이동시켜 가압할 수 있도록 구성된다. 펀칭다이(92)는 파이프(10)의 타측에 제2곡면부(12)와 확관부(!3)를 형성시킬 수 있도록, 도 9a 및 도 9c에 도시된 바와 같이, 파이프(10)의 내경에 부합되는 직경을 갖는 삽입단(93)과, 삽입단(93)과 연결되며 파이프(10) 타측에 제2곡면부(12)를 형성시키기 위한 제2곡면성형단(94)과, 제2곡면성형단(94)과 연결되며 파이프(!0) 타측에 확관부(13)를 형성시키기 위한 확관성형단(95)을 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다.

이러한 펀칭다이(92)를 도 9b에 도시된 바와 같이, 가압유닛(96)에 의해 파이프(10) 측으로 가압하여 제2곡면부(12)와 확관부(13)를 파이프(10) 타측에 성형하게 된다.

성형이 완료되면 도 9c에 도시된 바와 같이, 성형된 파이프(10)를 펀칭머신에서 언로딩한 후, 도 9d에 도시된 바와 같이, 볼트장착용 링(40)을 파이프(10) 타측에 성형된 확관부(13) 외면에 용접을 통해 고정하게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 압륜(30)은 플랜지부(32)와, 외측부(35)를 포함하여 구성된다. 도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 압륜(30)의 정면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 10b는 도 10a의 A-A 단면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 11a는 본 발명의 실시예에 따른 압륜(30)의 정면도를 도시한 것이고, 도 11b는 도 11a의 B-B 단면도를 도시한 것이다.

도 10a, 도 10b, 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 압륜(30)은 방사형으로 다수의 체결홀(34)이 형성된 플랜지부(32)와, 플랜지부(32)의 외측에서 일측으로 연결된 직관 형태의 외측부(35)를 갖고 있음을 알 수 있다. 또한, 도 5 및 도 6a에 도시된 바와 같이, 제1파이프(10)와 상기 제2파이프(20) 연결시, 압륜(30)의 플랜지부(32) 내측면이 제1곡면부(11) 외면 일측에 접촉되게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 압륜(30)은 도 10a 및 도 11a에 도시된 바와 같이, 2개로 분할된 분할압륜(31)이 결합되어 조립됨을 알 수 있다.

각각의 분할압륜(31)은 외측부(35) 일측에 돌출형성되며 결합홀(37)이 구비된 연결단(36)을 갖고, 2개의 분할압륜(31)의 연결단(36)이 서로 접촉된 상태에서 결합부재(38)를 결합홀(37)에 삽입하여 2개의 분할압륜(31)을 조립, 결합시키게 된다.

또한, 압륜(30)의 플랜지부(32) 내측에는 돌출단(33)이 형성되며, 이러한 돌출단(33)은 제1파이프(10)와 제2파이프(20) 연결시 가스켓(50)과 접촉되게 된다.

가스켓(50)은 도 5 및 도 6a에 도시된 바와 같이, 제1파이프(10)와 제2파이프(20) 연결시, 확관부(22) 내면과 제1곡면부(11) 외면과 플랜지부(32)의 돌출단(33) 사이에 위치되게 됨을 알 수 있다. 또한, 가스켓(50)의 외면은 확관부(22) 내면과 면맞춤되도록 테이퍼가 형성되어진다.

또한, 원형링(40)은 제1파이프(10)와 제2파이프(20) 연결시, 확관부(22) 외면에 위치되게 된다. 그리고 갈고리형 볼트(60)는 일측에 링안착홈(63)이 형성된 갈고리부(62)를 가지며, 제1파이프(10)와 제2파이프(20) 연결시, 체결홀(34)에 삽입되며, 링안착홈(63)에 원형링(40)이 고정되어, 볼트의 체결에 의해 제1파이프(10)와 제2파이프(20)를 설정된 연결각도에서 결합시키게 된다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 와류 방지용 고무가 결합된 연결각도 조절이 가능한 무용접식 파이프 이음매 구조(100)의 단면도를 도시한 것이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 제1파이프(10)와 제2파이프(20) 연결 시, 와류현상을 방지하기 위해 제1파이프(10) 일측끝단과 제2곡면부(21) 사이에 링형태의 와류방지용 고무(16)가 결합되게 됨을 알 수 있다. 즉, 연결 후 내부의 유체 흐름에 따라 제1파이프(10) 끝단과 제2파이프(20) 간에 단차가 있으면 와류 현상발생으로 유체의 흐름이 방해를 받을 수 있어 와류 현상 방지를 위한 고무(16)를 결합시켜 이러한 와류 현상을 방지할 수 있게 된다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 연결각도 조절이 가능한 무용접식 파이프 이음매 구조(100)에 따르면, 제1곡면부(11)가 가공된 제1파이프(10)와, 제2곡면부(21)가 가공된 제2파이프(20)를 분할형태의 압륜(30) 구조를 채용하여, 한 쌍의 파이프를 설정된 연결각도로 결합, 체결시킬 수 있게 된다.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

1:종래 무용접 조인트 구조
2:파이프
3:종래 제1플랜지
4:종래 제2플랜지
5: 링 조인트
10:파이프
11:제1곡면부
12:제2곡면부
13:확관부
14:와류방지용 고무
30:압륜
31:분할압륜
32:플랜지부
33:돌출단
34:체결홀
35:외측부
36:연결단
37:결합홀
38:결합부재
40:볼트장착용 링
50:가스켓
60:갈고리형 볼트
61:너트
62:갈고리부
63:링안착홈
70:펀치머신
71:고정단
72:펀치다이
73:가압실린더
74:장착단
80:롤러확관기
81:고정대
82:회전용 척
83:제1곡면가공단
84:가동단 이동유닛
85:금형
86:오목단
87:가압수단
90:펀칭머신
91:고정부
92:펀치다이
93:삽입단
94:제2곡면성형단
95:확관성형단
96:가압유닛
97:장착부
100:연결각도 조절이 가능한 무용접식 파이프 이음매
101:베이스
102:회전롤러
110:플랜지부
130:탄성가스켓
132:고정링
151:볼트
152:너트

Claims (5)

1. 각각이 일측에 제1곡면부가 형성되고 타측에 제2곡면부와 확관부가 형성된 한 쌍의 파이프를, 방사형으로 다수의 체결홀이 형성된 플랜지부와 상기 플랜지부의 외측에서 일측으로 연결된 직관 형태의 외측부를 갖고 한 쌍의 파이프 연결시 상기 플랜지부 내측면이 상기 제1곡면부 외면 일측에 접촉되는 압륜과, 상기 확관부 내면과 상기 제1곡면부 외면과 상기 플랜지부 내면 사이에 위치되는 가스켓과,상기 확관부 외면에 위치되는 볼트장착용 링을 포함하여, 일측에 링안착홈이 형성된 갈고리부를 가지며 상기 체결홀에 삽입되며 상기 링안착홈에 상기 볼트장착용 링이 고정되는 갈고리형 볼트와, 갈고리형 볼트에 대해 너트를 체결함으로써 한 쌍의 파이프를 설정된 연결각도로 결합시키기 위한 이음매의 제조장치에 있어서,
   베이스와, 상기 베이스 상면에 직관형태의 파이프가 안착되는 회전롤러와, 상기 베이스의 타측상면에 구비되며 상기 파이프의 타측면과 접촉되어 타측방향으로의 이동을 구속하는 고정단과, 상기 파이프의 일측을 확관성형하기 위한 펀치다이와, 상기 펀치다이를 상기 파이프 측으로 가압이동시키는 가압실린더를 포함하여, 1차 성형을 진행하는 펀치머신;
   베이스의 타측상면에 구비되며 상기 파이프의 타측면과 결합되어 상기 파이프에 대해 길이방향 중심축 회전을 가능하게 하는 회전용 척이 구비되고 타측방향으로의 이동을 구송하는 고정대와, 상기 파이프의 1차 성형부의 내면에 접촉되는 제1곡면가공단과, 상기 1차 성형부의 외면을 가압하는 오목단을 갖는 금형과, 상기 금형을 상기 파이프 측으로 가압이동시키는 가압수단을 포함하여, 2차 성형을 통해 파이프 일측에 제1곡면부를 형성시키는 롤러확관기; 및
   제1곡면부가 형성된 파이프가 로딩되며, 베이스 일측 상면에 구비되어 파이프의 일측방향으로의 이동을 구속하는 고정부와, 상기 파이프의 타측을 확관성형하기 위한 펀칭다이와, 상기 펀칭다이를 상기 파이프 측으로 가압이동시키는 가압유닛을 포함하여, 상기 파이프 타측에 제2곡면부와 확관부를 형성시키는 펀칭머신;을 포함하는 것을 특징으로 하는 연결각도 조절이 가능한 무용접식 파이프 이음매의 제조장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 펀칭다이는, 파이프의 내경에 부합되는 직경을 갖는 삽입단과, 상기 삽입단과 연결되며 파이프 타측에 제2곡면부를 형성시키기 위한 제2곡면성형단과, 제2곡면성형단에 연결되며 파이프 타측에 확관부를 형성시키기 위한 확관성형단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연결각도 조절이 가능한 무용접식 파이프 이음매의 제조장치.
   
3. 제 1항 또는 제 2항에 따른 제조장치를 이용한, 연결각도 조절이 가능한 무용접식 파이프 이음매의 제조방법에 있어서,
   직관 형태의 파이프 일측에 제1성형부를 형성시키기 위해 파이프를 펀치머신에 로딩하는 단계;
   펀치머신의 펀치다이를 가압실린더를 통해 파이프 측으로 가압하여 파이프 일측에 1차 성형부를 형성하는 단계;
   파이프 타측을 롤러확관기의 회전용 척에 장착시키고, 롤러확관기의 제1곡면가동단을 1차 성형부 내면에 접촉시키고 금형의 오목단을 가압수단을 통해 파이프측으로 가압하면서 회전수단에 의해 파이프를 길이방향 중심축 기준을 회전시키면서 2차 성형을 진행하여 파이프에 제1곡면부를 형성시키는 단계;
   파이프를 회전용 척에서 분리한 후, 파이프의 타측을 성형하기 위해 파이프를 펀칭머신에 로딩시키는 단계; 및
   펀칭머신의 펀칭다이를 가압유닛을 통해 가압하여 파이프 타측에 제2곡면부와 확관부를 성형하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연결각도 조절이 가능한 무용접식 파이프 이음매의 제조방법.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 확관부를 성형하는 단계 후에,
   파이프 타측의 확관부 외면에 볼트장착용 링을 용접하여 장착하는 단계; 및
   파이프 일측의 제1곡면부 외면과, 또 다른 파이프 타측의 확관부 내면 사이에 가스켓을 삽입하여 서로 접촉시키고, 한 쌍의 파이프가 원하는 연결각도가 되도록 조절하면서, 압륜을 갈고리형 볼트와 너트에 의해 고정하여 한 쌍의 파이프를 원하는 연결각도로 서로 체결시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연결각도 조절이 가능한 무용접식 파이프 이음매의 제조방법.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 압륜은 2개이상으로 분할된 분할압륜이 결합되어 조립되고,
   각각의 상기 분할압륜은 외측부 일측에 돌출형성되며 결합홀이 구비된 연결단을 갖고, 상기 분할압륜의 연결단이 서로 접촉된 상태에서 결합부재를 상기 결합홀에 삽입하여 2개이상의 분할압륜을 조립, 결합시키며,
   상기 가스켓의 외면은 상기 확관부 내면과 면맞춤되도록 테이퍼가 형성되고,
   상기 플랜지부 내측에는 돌출단이 형성되며, 상기 돌출단은 파이프 연결시 상기 가스켓과 접촉되며,
   상기 파이프 연결 시, 와류현상을 방지하기 위해 상기 파이프 일측끝단과 상기 또 다른 파이프의 제2곡면부 사이에 와류방지용 고무가 결합되는 것을 특징으로 하는 연결각도 조절이 가능한 무용접식 파이프 이음매의 제조방법.

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