KR102080669B1 - 가스 파이프라인용 스위블 유니온 - Google Patents

가스 파이프라인용 스위블 유니온 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가스 파이프라인용 스위블 유니온에 관한 발명으로, 가스 파이프라인 상에 설치하는 스위블 유니온에 있어서, 제1연결관(100)에는, 직선관으로 이루어진 제1이음부(110)의 일단에서 연장하여 내주체결부(121)를 형성하는 숫결합부(120)와, 제1이음부(110)의 타단에서 연장하고, 내주면 상에 환형의 제1볼수용홈(131)을 형성하는 암회전부(130)를 구비하고; 제2연결관(200)에는, 곡선관으로 이루어진 제2이음부(210)의 일단에서 연장하고, 외주면 상에 환형의 제2볼수용홈(221)을 형성하는 숫회전부(220)와, 제2이음부(210)의 타단에서 연장하여 외주체결부(231)를 형성하는 암결합부(230)를 구비하고; 암회전부(130)에는, 암회전부(130)의 축방향에 연직하는 일측에서 상기 제1볼수용홈(131)에 연통하는 볼출입홀(140)을 형성하고; 숫회전부(220)에는, 말단에서 내측으로 환형의 수용홈(222)을 요입하고 암회전부(130)의 수용턱(132)에 대향하도록 밀봉수단(240)을 내장하는 것을 포함하여 구성함에 따라 높은 기밀성 및 유지보수성을 가지는 것이 특징이다.

Description

가스 파이프라인용 스위블 유니온{SWIVEL UNION FOR GAS PIPELINE}
본 발명은 가스 파이프라인용 스위블 유니온에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 천연가스의 수송 및 가공 플랜트 등에 구비하는 가스 파이프라인 상에 설치하도록 내부에 유로를 형성하는 스위블 유니온을 구성함에 있어, 고압 유체와 작용하여 회전부에서의 밀봉 성능을 극대화하고, 회전부에 내장되는 볼베어링의 간편한 출입을 가능하게 하는 등의 일련의 구성을 탑재하여 종래와 차별된 기밀성 및 유지보수성을 가지는 스위블 유니온에 관한 기술이다.
일반적으로, 유전가스나 최근 주목받고 있는 셰일가스 등의 천연가스는 자원의 종류나 매장된 지각의 구조에 따라서 시추 및 탐사 플랜트를 구축하여 시추관을 통해 지상으로 채굴한다.
채굴된 가스는 지상의 플랜트로 공급하여 가스 파이프라인을 통해서 각 시스템으로 수송된다. 가스 파이프라인은 다수의 이송관이 각 시스템으로 연결되도록 설계되며, 가스 유로의 방향을 효과적으로 가변하기 위해서 파이프라인 상에 스위블 유니온이 설치된다.
통상적인 유체 이송용 스위블 유니온의 개략적인 구성을 공지된 기술을 참고로 살펴보면, 예컨대 한국공개특허 제 10 - 2015 - 0105864 호의 스위블 장치는 내부를 관통하는 제1유로가 형성된 제1몸체와, 일측 단부가 상기 제1몸체의 일측 단부와 밀착되어 상기 제1몸체와 회전 가능하게 결합되고, 내부에 상기 제1유로와 연결되는 제2유로가 형성된 제2몸체를 구성하고, 상기 제1몸체 및 제2몸체가 서로 밀착되는 밀착면에 형성되어 상기 밀착면의 사이를 밀폐하는 제1,2씰링부재를 포함하여 구성한다.
다른 예로서, 한국공개특허 제 10 - 2014 - 0101892 호의 스위블 조인트 역시 원통형 바디와, 바디의 양측에 각각 결합되는 제1 및 제2연결부재로 이루어진다.
제1연결부재는 일측이 상기 원통형 바디의 일측과 결합하는 제1커버와, 일측이 제1커버의 타측과 결합되는 제1엘보우부재와, 제1엘보우부재의 타측과 결합되며 배관이 연결되는 제1플랜지를 포함한다. 제2연결부재는 원형 개구부가 형성되어 있는 제2커버와, 일측이 제2커버의 내경부와 결합되는 샤프트와, 일측이 샤프트의 타측과 결합되는 제2엘보우부재와, 제2엘보우부재의 타측과 결합되며 선회 운동하는 배관과 연결되는 제2플랜지를 포함한다.
바디 내경부에는 베어링이 안착되며, 샤프트에는 바디에 제2연결부재가 결합된 상태에서 그리스 주입을 하고 O-링으로 밀봉되는 플러그가 형성되도록 구성한다.
한국공개특허 제 10 - 2015 - 0105864 호 (2015.09.18) 한국공개특허 제 10 - 2014 - 0101892 호 (2014.08.21)
상기와 같은 종래 기술이 적용되는 유체 이송용 스위블 유니온은 각각의 유로를 형성하는 바디의 양측에 상호 끼움 결합되는 형태의 연결부를 구비하며, 연결부에는 베어링을 안착하여 연결부의 원활한 회전이 이루어지도록 구성한다.
주지된 바와 같이 볼베어링은 반복적인 구름마찰로 인해 쉽게 마모 및 변형이 발생하며 아울러 윤활제 등을 주기적으로 충전해주어야 하는바, 상기와 같은 종래 기술의 스위블 유니온은 볼베어링을 교체하기 위하여 바디의 연결부를 매번 분리, 재조립해야 하는 복잡한 작업을 수행해야 한다.
또한, 종래 기술의 유체 이송용 스위블 유니온에는 내부 유로를 통해 이송되는 유체가 바디 간 연결부에서 누설되는 것을 방지하기 위해 O-링 형태의 패킹을 장착하도록 구성한다.
그러나, 종래의 O-링 패킹은 합성고무 재질을 이용해 원형 단면을 형성하는 링 형태로 이루어져 양측 바디의 내주면과 외주면 사이에 개재되는 방식으로 장착하는바, 연결부에서 패킹의 곡면에 작용하는 회전마찰에 의해 패킹이 쉽게 밀리거나 변형 및 마모되는 치명적인 단점이 있다. 실제로 스위블 유니온 및 일반적인 관체의 연결부에서 발생하는 누출 현상의 대부분은 O-링 패킹의 손상으로 인한 경우가 가장 흔하다.
특히, 본원에서와같이 가스 파이프라인에 설치하는 스위블 유니온에 종래 기술의 패킹을 적용할 경우 초고압으로 이송되는 가스가 O-링의 원형 곡면에 작용하면서 패킹을 임의의 형태로 변형시킴에 따라 틈새를 형성하게 되는 심각한 문제를 내포하고 있다.
이에 본 발명에서는 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서,
가스 파이프라인 상에 설치하여 유로의 방향을 가변하도록 제1연결관(100)과 제2연결관(200)을 회전 가능하게 접속하는 스위블 유니온에 있어서,
상기 제1연결관(100)에는,
직선관으로 이루어진 제1이음부(110)의 일단에서 연장하여 내주체결부(121)를 형성하는 숫결합부(120)와,
상기 제1이음부(110)의 타단에서 연장하고, 내주면 상에 환형의 제1볼수용홈(131)을 형성하는 암회전부(130)를 구비하고;
상기 제2연결관(200)에는,
곡선관으로 이루어진 제2이음부(210)의 일단에서 연장하고, 외주면 상에 환형의 제2볼수용홈(221)을 형성하는 숫회전부(220)와,
상기 제2이음부(210)의 타단에서 연장하여 외주체결부(231)를 형성하는 암결합부(230)를 구비하고;
상기 암회전부(130)에는, 암회전부(130)의 축방향에 연직하는 일측에서 상기 제1볼수용홈(131)에 연통하는 볼출입홀(140)을 형성하고;
상기 숫회전부(220)에는, 말단에서 내측으로 환형의 수용홈(222)을 요입하고 암회전부(130)의 수용턱(132)에 대향하도록 밀봉수단(240)을 내장하는 것을 포함하여 구성한다.
또한, 상기 볼출입홀(140)에는,
볼베어링(223)의 외주면에 상응하는 반구 형상의 요입부를 제1볼수용홈(131)의 내륜에 연속하는 호형으로 형성하는 볼커버(141)와,
상기 볼커버(141)의 일측에 구비하되, 볼출입홀(140)의 내주체결부에 상응하는 외주체결부(142)와, 외측 심부에 형성하는 내주체결부(144)를 형성하여 볼커버(141)를 볼출입홀(140)에 탈착하는 결합수단(143)으로 구성한다.
또한, 상기 밀봉수단(240)은,
숫회전부(220)의 수용홈(222) 및 암회전부(130)의 내주면에 당접하는 3면을 형성하고, 심부 또는 숫회전부(220)와 당접하는 일측에 형성하는 환형의 지지홈(241)과, 암회전부(130)의 수용턱(132)에 대향하는 전면에서 요입하는 환형의 저항홈(242)을 구비하는 패킹재(243)와,
상기 패킹재(243)의 지지홈(241)에 상응하는 환형으로 형성하여 일체로 내장하는 지지체(244)로 이루어지고;
상기 패킹재(243)는 고경도 고무 재질로 이루어지고, 상기 지지체(244)는 황동 재질로 구성한다.
따라서, 탁월한 기밀성 및 유지보수성을 도출하는 가스 파이프라인용 스위블 유니온을 제공할 수 있는 목적 달성이 가능하다.
본 발명은 직선 또는 곡선의 이음부를 형성하는 복수의 연결관을 암회전부 및 숫회전부에서 상호 결합하고 다양한 각도로 회전 가능한 스위블 유니온을 구성하여 가스 파이프라인의 유로 방향을 3차원으로 자유롭게 다변화할 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명은 회전부에 내장하는 볼베어링의 간편한 출입이 이루어질 수 있는 구성을 탑재하여 회전부 전체를 분해하지 않고서도 회전마찰에 취약한 볼베어링의 교체 및 오일 충전 등의 보수를 원활하게 하는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 종래의 유체 이송용 스위블 유니온에 내장하는 O-링 타입의 패킹은 백업 씰의 형태로 장착하고, 가스의 유입 방향에 대하여 숫회전부의 최선단에 이종 소재로 이루어진 밀봉수단을 장착함으로써 초고압으로 이송되는 가스의 작용에 의해 더욱 높은 밀봉 성능 및 내변형성을 도출할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 탁월한 유지보수성을 통해 스위블 유니온의 수명을 연장하고, 높은 기밀성을 통해 보다 안정적인 성능을 구현하여 비용을 절감하고 생산성을 증대하는 등의 다양한 이점을 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 가스 파이프라인용 스위블 유니온의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 가스 파이프라인용 스위블 유니온의 분해 사시도.
도 3은 도 2의 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 가스 파이프라인용 스위블 유니온의 측면도.
도 5는 도 4의 A-A선을 따라서 취한 단면도.
도 6은 도 5의 요부 확대 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 가스 파이프라인용 스위블 유니온의 밀봉수단을 도시한 평면 및 저면 분해 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 가스 파이프라인용 스위블 유니온의 밀봉수단을 도시한 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 가스 파이프라인용 스위블 유니온의 밀봉수단의 다른 실시 예를 도시한 단면도.
도 10은 본 발명에 따른 가스 파이프라인용 스위블 유니온의 볼커버 및 결합수단을 도시한 사시도 및 평면도.
도 11 내지 도 12는 본 발명에 따른 가스 파이프라인용 스위블 유니온의 다른 실시 예를 도시한 사시도 및 평면도.
이하, 본 발명의 가스 파이프라인용 스위블 유니온의 바람직한 실시 예에 따른 구성과 작용을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 가스 파이프라인용 스위블 유니온의 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 가스 파이프라인용 스위블 유니온의 분해 사시도, 도 3은 도 2의 평면도, 도 4는 본 발명에 따른 가스 파이프라인용 스위블 유니온의 측면도, 도 5는 도 4의 A-A선을 따라서 취한 단면도, 도 6은 도 5의 요부 확대 단면도, 도 7은 본 발명에 따른 가스 파이프라인용 스위블 유니온의 밀봉수단을 도시한 평면 및 저면 분해 사시도, 도 8은 본 발명에 따른 가스 파이프라인용 스위블 유니온의 밀봉수단을 도시한 단면도, 도 9는 본 발명에 따른 가스 파이프라인용 스위블 유니온의 밀봉수단의 다른 실시 예를 도시한 단면도, 도 10은 본 발명에 따른 가스 파이프라인용 스위블 유니온의 볼커버 및 결합수단을 도시한 사시도 및 평면도, 도 11 내지 도 12는 본 발명에 따른 가스 파이프라인용 스위블 유니온의 다른 실시 예를 도시한 사시도 및 평면도를 도시한 것이다.
본 발명의 기술이 적용되는 가스 파이프라인용 스위블 유니온은 셰일가스 등의 수송용으로 구축되는 가스 파이프라인 상에 설치하도록 내부에 유로를 형성하는 스위블 유니온을 구성함에 있어, 숫회전부(220) 및 암회전부(130)에 내장되는 볼베어링(223)의 간편한 출입 구성, 및 고압으로 이송되는 유체의 작용 시 밀봉 성능을 더욱 극대화하는 밀봉수단(240)을 포함한 일련의 구성을 탑재하여 기밀성 및 유지보수성을 현저히 증진하는 기술에 관한 것임을 주지한다.
이를 위한 본 발명의 가스 파이프라인용 스위블 유니온은, 가스 파이프라인 상에 설치하여 유로의 방향을 가변하도록 도 1에 도시한 바와 같이 제1연결관(100)과 제2연결관(200)을 회전 가능하게 접속하는 스위블 유니온을 구성하며 구체적으로는 하기와 같다.
상기 제1연결관(100)은 가스 파이프라인 상에서 가스가 배출되는 배출관(미도시)에 장착하여 스위블 유니온의 내부 유로로 가스를 유입한다.
상기 제1연결관(100)은 크게 숫결합부(120)와, 제1이음부(110)와, 암회전부(130)로 이루어진다.
상기 제1이음부(110)는 숫결합부(120)와 암회전부(130) 사이를 연결하며 직선형으로 구성한다. 상기 제1연결관(100)은 가스 파이프라인 상의 배출관에 형성하는 소정의 접속부에 숫결합부(120) 및 제1이음부(110)를 장착하여 스위블 유니온에 가스를 유입한다.
상기 숫결합부(120)는 직선관으로 이루어진 제1이음부(110)의 일단에서 연장하여 내주체결부(121)를 형성한다.
상기 내주체결부(121)는 고정 접속 관계를 형성하는 착탈 방식의 장착 구조를 형성한다.
상기 암회전부(130)는 상기 제1이음부(110)의 타단에서 연장하고, 내주면 상에 환형의 제1볼수용홈(131)을 형성한다.
도 5 또는 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 암회전부(130)에는 제1이음부(110)의 유로보다 큰 내경의 유로를 형성하여 수용턱(132)을 구비하며, 하기 제2연결관(200)이 진입하도록 구성한다.
상기 암회전부(130)의 내주면에는 반원형 단면의 제1볼수용홈(131)을 일정 간격을 두고 복수로 형성하여 볼베어링(223)의 일측이 구름 접촉하도록 구성한다.
상기 제1볼수용홈(131)의 축방향 외측에는 소정의 O-링 수용을 위한 환형의 홈(미부호)을 마련하여 백업 패킹으로써 O-링을 장착하도록 구성한다.
한편, 상기 제2연결관(200)은 제1연결관(100)의 암회전부(130)에 장착하여 스위블 유니온의 내부 유로를 통과한 가스를 파이프라인 상의 이송관으로 공급한다.
상기 제2연결관(200)은 크게 숫회전부(220)와, 제2이음부(210)와, 암결합부(230)로 이루어진다.
상기 제2이음부(210)는 숫회전부(220)와 암결합부(230) 사이를 연결하며 곡선형으로 구성한다. 따라서, 제1연결관(100)으로부터 유로의 방향을 선회하도록 구성한다.
상기 숫회전부(220)는 곡선관으로 이루어진 제2이음부(210)의 일단에서 연장하고, 외주면 상에 환형의 제2볼수용홈(221)을 형성한다.
도 5 또는 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 숫회전부(220)는 상기 암회전부(130)의 내경에 상응하는 외경을 형성하여 진입하도록 구성함으로써 제1연결관(100)에 제2연결관(200)을 접속한다.
상기 숫회전부(220)의 외주면에는 반원형 단면의 제2볼수용홈(221)을 상기 제1볼수용홈(131)과 동일 간격을 두고 복수로 형성하여 상기 볼베어링(223)의 타측이 구름 접촉하도록 구성한다.
상기 암결합부(230)는 상기 제2이음부(210)의 타단에서 연장하여 외주체결부(231)를 형성한다.
상기 외주체결부(231)는 고정 접속 관계를 형성하는 체결 방식의 장착 구조를 형성하여 가스 파이프라인 상의 이송관에 형성하는 소정의 접속부에 용이하게 장착하도록 구성한다.
한편, 상기와 같은 제1연결관(100) 및 제2연결관(200)은 필요에 따라서 그 사이에 제3연결관(300)을 추가로 접속하여 유로의 방향을 다양하게 가변하도록 구성한다.
도 11 내지 도 12에 도시한 본 발명의 다른 실시 예와 같이, 숫결합부(120)와 제1이음부(110) 및 암회전부(130)로 이루어지는 제1연결관(100)과, 숫회전부(220)와 제2이음부(210) 및 암결합부(230)로 이루어진 제2연결관(200)의 사이에 제3연결관(300)을 추가 구성한다.
상기 제3연결관(300)은, 제2연결관(200)의 제2이음부(210)와 같은 곡선관으로 이루어진 제3이음부(210')를 구비하여 유로의 방향을 가변하도록 구성한다.
또한, 상기 제3이음부(210')의 일단에는 제2연결관(200)의 숫회전부(220)와 동일 구조의 숫회전부(220')를 형성하여 제1연결관(100)의 암회전부(130)에 상응하여 접속하도록 구성한다.
상기 제3이음부(210')의 타단에는 제1연결관(100)의 암회전부(130)와 동일 구조의 암회전부(130')를 형성하여 제2연결관(200)의 숫회전부(220)에 상응하여 접속하도록 구성한다.
따라서, 상기와 같은 제3연결관(300)을 다수 구비하여 제1연결관(100)과 제2연결관(200)의 사이에 회전 가능하도록 장착함으로써 3차원으로 유로의 방향을 다변화할 수 있는 스위블 유니온을 구성한다.
한편, 상기 제1연결관(100)의 암회전부(130)에는, 암회전부(130)의 축방향에 연직하는 일측에서 상기 제1볼수용홈(131)에 연통하는 볼출입홀(140)을 형성한다.
본 발명의 실시 예에서는 암회전부(130)의 내주면 및 숫회전부(220)의 외주면 상에 3단의 제1,2볼수용홈(131,221)을 형성하여 볼베어링(223)을 수용한다. 따라서, 상기 암회전부(130)의 일측에서 제1볼수용홈(131)의 위치에 상응하는 3개소에 볼출입홀(140)을 통공하여 볼베어링(223) 또는 오일 등의 교체 및 보수 시 출입 가능하도록 구성한다.
상기 볼출입홀(140)에는 내측에서부터 볼커버(141)와 결합수단(143)을 장착한다. 볼커버(141)와 결합수단(143)은 일체로 형성하거나 또는 상호 탈부착 가능하도록 구성할 수 있다.
도 6 또는 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 볼커버(141)는 볼베어링(223)의 외주면에 상응하는 반구 형상의 요입부를 호형으로 형성한다.
특히, 상기 볼커버(141)는 볼출입홀(140)에 개재된 상태에서는 제1볼수용홈(131)의 내륜에 연속하도록 회전 반경이 일치하는 호형의 요입부를 형성하여 볼베어링(223)의 원활한 구름 접촉이 가능하도록 구성한다.
또한, 상기 볼커버(141)의 일측에 구비하는 결합수단(143)은 볼출입홀(140)의 내주체결부에 상응하는 외주체결부(142)와, 외측 심부에 형성하는 내주체결부(144)를 형성하여 볼커버(141)를 볼출입홀(140)에 탈착한다.
특히, 상기 결합수단(143)은 볼출입홀(140)의 내주체결부와 외주체결부(142)의 잠금 위치를 설계함에 있어, 볼출입홀(140)에 결합수단(143)이 완전히 잠금된 상태에서 상기 볼커버(141)의 요입부가 제1볼수용홈(131)의 내륜에 연속될 수 있도록 구성함이 바람직하다.
상기 내주체결부(144)의 내측에는 암회전부(130)의 일측에서 작업자가 소정의 공구를 이용해 간편하게 결합수단(143)을 착탈하기 위한 체결구조를 형성한다.
한편, 도 3 또는 도 6에 도시한 바와 같이 상기 제2연결관(200)의 숫회전부(220)에는, 말단에서 내측으로 환형의 수용홈(222)을 요입하고 암회전부(130)의 수용턱(132)에 대향하도록 밀봉수단(240)을 내장한다.
상기 제1연결관(100)과 제2연결관(200)은 상호 결합된 상태에서 가스의 유동이 원활하도록 유로의 내경을 상호 동일하게 형성한다. 상기 숫회전부(220)가 삽입되는 암회전부(130)의 내경은 숫회전부(220)의 외경을 수용할 수 있도록 유로의 내경보다 크게 형성하여 수용턱(132)을 마련하며, 수용턱(132)과 숫회전부(220)의 말단은 상호 대향한다.
상기 숫회전부(220)에 형성하는 수용홈(222)에는 밀봉수단(240)을 개재하여 수용턱(132)과 수용홈(222)의 틈새로 유입되는 가스를 차단하도록 구비한다.
도 7 내지 도 8에 도시한 바와 같이 상기 밀봉수단(240)은 패킹재(243)와 지지체(244)를 결합하여 구성한다.
상기 패킹재(243)는 숫회전부(220)의 수용홈(222)에 장착하도록 환형으로 형성하되, 상기 수용홈(222)과 암회전부(130)의 내주면에 밀착하여 당접하도록 평면으로 이루어진 3면을 형성한다.
특히, 상기 패킹재(243)의 심부, 또는 숫회전부(220)와 당접하는 일측에는 환형의 지지홈(241)을 형성하고, 암회전부(130)의 수용턱(132)에 대향하는 전면에는 환형의 저항홈(242)을 요입한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 상기 패킹재(243)의 전면, 즉 가스가 유입되는 방향을 향하는 면에는 일정 깊이로 요입되는 저항홈(242)을 형성한다.
본 발명의 실시 예에서는 도 8 또는 도 9에 도시한 바와 같이 상기 저항홈(242)을 소정의 사각형 단면 형상으로 패킹재(243)의 전면 중심에서 요입한 형태로 구성하였으나, 저항홈(242)의 형상 및 위치는 원형, 삼각형 등의 단면으로 중심 또는 좌, 우측에서 다양하게 변형할 수 있다.
제1연결관(100)과 제2연결관(20)을 회전 가능하도록 접속하여 이루어지는 스위블 유니온은 암회전부(130)의 수용턱(132)과 숫회전부(220)의 수용홈(222) 사이에 불가피하게 틈새가 발생하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 상기와 같이 패킹재(243)의 전면에 저항홈(242)을 형성하여 틈새를 통해 유입되는 가스의 압력을 패킹재(243)의 전면을 제외한 3면으로 작용시킴으로써 패킹재(243)의 기밀성을 극대화하도록 구성한다.
아울러, 도 8에 도시한 상기 밀봉수단(240)의 일 실시 예에서는 패킹재(243)의 일측 모서리, 즉 숫회전부(220)의 수용홈(222)의 수평면과 수직면에 당접하는 모서리를 소정의 깊이로 요입하여 대략 '「' 형상의 단면을 형성하는 환형의 지지홈(241)을 형성한다.
또는, 도 9에 도시한 상기 밀봉수단(240)의 다른 실시 예에서는 패킹재(243)의 심부, 즉 패킹재(243)의 단면 형상과 동일하되 외측에서 일정 간격 내측으로 이격된 심부에 환형의 지지홈(241)을 형성한다.
상기와 같이 형성되는 상기 패킹재(243)의 지지홈(241)에는 그에 상응하는 환형으로 형성하는 지지체(244)를 일체로 내장한다.
본 발명에서는 상기 패킹재(243)는 고경도 고무 재질로 구성하고, 상기 지지체(244)는 황동 재질로 구성한다. 따라서 상기 지지체(244)는, 패킹재(243)가 고압의 가스에 의한 작용으로 인해 형상이 변형되거나 수용홈(222) 내에서 일측으로 밀려나는 등의 문제를 배제하여 제 형상 및 위치를 유지시키도록 구성한다.
전술한 바와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 기술이 적용된 가스 파이프라인용 스위블 유니온의 개략적인 작동 상태를 살펴보면 다음과 같다. 이하의 설명은 본 발명에 대하여 바람직한 실시 예를 들어 설명하는 것이므로 본 발명은 하기 실시 예에 의해 한정되는 것이 아니며 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 제공될 수 있음은 당연하다 할 것이다.
본 발명의 가스 파이프라인용 스위블 유니온은 도 1에 도시한 일 실시 예와 같이 셰일가스의 수송 및 가공 플랜트 등에 구비하는 가스 파이프라인 상에서 가스 배출관에 장착하는 제1연결관(100)과, 제1연결관(100)에 회전 가능하도록 장착하여 유로의 방향을 전환하고 가스 이송관으로 공급하는 제2연결관(200)으로 구성한다.
또한, 도 11에 도시한 다른 실시 예와 같이 상기 제1연결관(100)과 제2연결관(200)의 사이에 제3연결관(300)을 회전 가능하도록 장착하여 유로의 방향을 3차원으로 다변화할 수 있는 스위블 유니온을 구성한다.
따라서, 도 5에 도시한 바와 같이 상기 제1연결관(100)의 숫결합부(120)를 배출관(미도시)에 장착하여 직선관으로 이루어진 제1이음부(110)를 거쳐 암회전부(130)로 가스를 유입한다.
상기 제1연결관(100)의 암회전부(130)와 제2연결관(200)의 숫회전부(220)의 틈새로 유입되는 가스는 수용홈(222)에 장착되는 밀봉수단(240)에 의해 차단된다.
특히, 패킹재(243)의 전면에 형성되는 저항홈(242)에 고압의 가스가 작용하면서 밀봉수단(240)이 숫회전부(220) 및 암회전부(130)에 당접하는 부위로 패킹재(243)를 가압하여 기밀성을 극대화한다. 이때, 패킹재(243)는 내장된 지지체(244)의 의해 제 형상 및 위치를 유지할 수 있으므로 기밀성을 지속할 수 있다.
또한, 상기 암회전부(130)와 숫회전부(220)에서 반복적인 회전으로 인해 제1,2볼수용홈(131,221)에 구비되는 볼베어링(223)의 교체 또는 오일의 충전이 필요시에는 암회전부(130)의 일측에 마련되는 결합수단(143)을 인출하여 볼출입홀(140)을 개방할 수 있다. 전술한 바와 같이 결합수단(143)의 볼커버(141)에 형성하는 요입부는 결합수단(143)의 잠금 상태에서 제1볼수용홈(131)의 내륜에 연속하도록 구성하므로, 착탈식 결합수단(143) 구성에 따른 볼베어링(223)의 구륜 간섭 가능성을 배제할 수 있다.
도 12에 도시한 바와 같은 다른 실시 예에서는, 제3연결관(300)을 추가로 장착한 형태의 스위블 유니온을 구성한다.
상기 제3연결관(300)은 제2연결관(200)의 이음부와 같은 곡선관으로 이루어진 제3이음부(210')를 구비한다. 일단에는 상기 제2연결관(200)의 숫회전부(220)와 동일 구조의 숫회전부(220')를 형성하여 제1연결관(100)의 암회전부(130)에 회전 가능하도록 접속한다. 타단에는 제1연결관(100)의 암회전부(130)와 동일 구조의 암회전부(130')를 형성하여 제2연결관(200)의 숫회전부(220)에 회전 가능하도록 접속한다.
따라서, 숫결합부(120)와 제1이음부(110) 및 암회전부(130)로 이루어지는 제1연결관(100)과, 숫회전부(220')와 제3이음부(210') 및 암회전부(130')로 이루어지는 제3연결관(300)과, 숫회전부(220)와 제2이음부(210) 및 암결합부(230)로 이루어진 제2연결관(200)을 연속적으로 구성한다.
상기와 같은 제3연결관(300)의 수에는 제한이 없으므로 유로를 3차원 방향으로 다변화할 수 있으며, 각 연결관의 모든 회전부에서 상기와 같은 밀봉수단(240) 및 결합수단(143)에 의한 기능 및 효과를 도출할 수 있다.
이상에서와 같은 본 발명에 따른 가스 파이프라인용 스위블 유니온은 직선 또는 곡선의 이음부를 형성하는 복수의 연결관에 암회전부(130) 및 숫회전부(220)를 구비하여 상호 회전 가능하도록 접속함으로써 가스 파이프라인의 유로 방향을 자유롭게 가변할 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명은 회전마찰에 취약한 볼베어링(223)의 출입을 가능하게 하면서 구륜 시 간섭은 배제할 수 있는 일련의 구성을 통해 유지보수성을 현저히 증대하는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 종래 기밀수단으로 널리 이용되는 O-링 타입의 패킹은 백업 씰의 형태로 장착하고, 가스의 유입 방향의 최선단에는 이종 소재로 이루어진 밀봉수단(240)을 장착하여 초고압으로 이송되는 가스의 작용에 의해 더욱 높은 밀봉 성능 및 내변형성을 도출할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 탁월한 유지보수성을 통해 수명을 연장하고, 높은 기밀성을 통해 보다 안정적인 성능을 구현하여 생산성을 증대할 수 있는 가스 파이프라인용 스위블 유니온을 제공한다.
100: 제1연결관 110: 제1이음부
120: 숫결합부 121: 내주체결부
130: 암회전부 131: 제1볼수용홈
132: 수용턱 140: 볼출입홀
141: 볼커버 142: 외주체결부
143: 결합수단 144: 내주체결부
200: 제2연결관 210: 제2이음부
220: 숫회전부 221: 제2볼수용홈
222: 수용홈 223: 볼베어링
230: 암결합부 231: 외주체결부
240: 밀봉수단 241: 지지홈
242: 저항홈 243: 패킹재
244: 지지체 300: 제3연결관

Claims (2)

  1. 직선관으로 이루어진 제1이음부(110)의 일단에서 연장하여 내주체결부(121)를 형성하는 숫결합부(120)와, 제1이음부(110)의 타단에서 연장하고 내주면 상에 환형의 제1볼수용홈(131)을 형성하는 암회전부(130)를 구비하는 제1연결관(100)과, 곡선관으로 이루어진 제2이음부(210)의 일단에서 연장하고 외주면 상에 환형의 제2볼수용홈(221)을 형성하는 숫회전부(220)와, 제2이음부(210)의 타단에서 연장하여 외주체결부(231)를 형성하는 암결합부(230)를 구비하는 제2연결관(200)을 회전 가능하게 접속하는 가스 파이프라인용 스위블 유니온에 있어서,
    상기 암회전부(130)에는, 암회전부(130)의 축방향에 연직하는 일측에서 상기 제1볼수용홈(131)에 연통하는 볼출입홀(140)을 형성하고,
    상기 숫회전부(220)에는, 말단에서 내측으로 환형의 수용홈(222)을 요입하고 암회전부(130)의 수용턱(132)에 대향하도록 밀봉수단(240)을 내장하고,
    상기 밀봉수단(240)은,
    숫회전부(220)의 수용홈(222) 및 암회전부(130)의 내주면에 당접하는 3면을 형성하고, 심부 또는 숫회전부(220)와 당접하는 일측에 형성하는 환형의 지지홈(241)과, 암회전부(130)의 수용턱(132)에 대향하는 전면에서 요입하는 환형의 저항홈(242)을 구비하는 패킹재(243)와,
    상기 패킹재(243)의 지지홈(241)에 상응하는 환형으로 형성하여 일체로 내장하는 지지체(244)로 이루어지고,
    상기 패킹재(243)는 고무 재질로 이루어지고, 상기 지지체(244)는 황동 재질로 구성하는 것을 특징으로 하는 가스 파이프라인용 스위블 유니온.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼출입홀(140)에는,
    볼베어링(223)의 외주면에 상응하는 반구 형상의 요입부를 제1볼수용홈(131)의 내륜에 연속하는 호형으로 형성하는 볼커버(141)와,
    상기 볼커버(141)의 일측에 구비하되, 볼출입홀(140)의 내주체결부에 상응하는 외주체결부(142)와, 외측 심부에 형성하는 내주체결부(144)를 형성하여 볼커버(141)를 볼출입홀(140)에 탈착하는 결합수단(143)을 장착하여 구성하는 것을 특징으로 하는 가스 파이프라인용 스위블 유니온.
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