KR102157562B1 - 2단 실링 구조 커플링 - Google Patents

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KR102157562B1
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hole
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김성결
김정주
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대양전기공업 주식회사
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Abstract

2단 실링 구조 커플링이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 2단 실링구조 커플링은, 제1 가공물과 제2 가공물을 연통시키며 결합하기 위한 2단 실링 구조 커플링으로서, 내부에 연통홀이 형성된 본체부; 상기 본체부의 제1 단부에 마련되며, 상기 제1 가공물과 끼움결합하도록 형성된 제1 연통부; 및 상기 본체부의 제2 단부에 마련되며, 상기 제2 가공물과 나사결합하도록 제2 나사부가 형성된 제2 연통부;를 포함하고, 상기 제1 연통부는 상기 제1 가공물과강제끼움(forced-insertion) 방식으로 밀봉결합되고, 상기 제2 연통부는 상기 제2 가공물과 일반실링 방식으로 밀봉결합될 수 있다.

Description

2단 실링 구조 커플링{COUPLING HAVING TWO STEPS OF SEALING STRUCTURE}
본 발명은 2단 실링 구조 커플링에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 압력을 받는 금속 구조물과의 연결 시, 강제끼움 방식의 밀봉 결합과, 일반 매개체를 활용하여 결합되는 밀봉 결합을 함께 사용할 수 있는 2단 실링 구조 커플링에 관한 것이다.
종래의 금속 가공물 사이에 결합되어 압력이 인가되는 구조물에서의 실링(sealing)을 위해서는, 일반적으로, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 일정한 나사산(12)이 가공된 금속 가공물(10)에 고무 오-링(14; 도 1a)과 같은 결합 매개체를 이용하거나, 테프론 테잎 또는 실링물질(15; 도 1b)을 가공된 금속 나사산(12)에 처리하여 실링하는 방식을 사용한다. 그러나, 이러한 방식에서는 별도의 정밀 매개체가 필요하거나 가공물 결합 시 나사 구조에 따른 체결의 어려움이 있어서, 조립 시 어려운 공정 절차가 발생하게 된다. 또한, 온도 변화에 따른 열팽창 계수의 차이에 따라 매개체 혹은 매개 물질의 팽창 계수 차이로 인하여 밀봉의 효과가 저감되거나 원하지 않는 물리적 스트레스가 발생하여 압력 수치에 변화를 일으키게 됨으로써, 계측 분야나 기타 정밀 응용 분야에서 신뢰도 문제를 야기하기도 한다. 특히, 고압의 실링이 필요한 분야에서는 고정밀 나사 구조가 필요한데, 이는 가공이 난이하고 가공 단가가 높은 공정이 필요하고, 사용되는 매개체 역시 정밀급이 요구되어 구성 단가가 높은 공정을 필요로 한다. 그러나, 이러한 고정밀 나사 구조 역시도 -60 ℃ 이하 혹은 150 ℃ 이상의 고온 환경 반복 노출에 따른 수축/팽창의 반복으로 밀봉기능이 상실되어 제품불량의 원인이 되고 있다.
본 발명은, 종래의 문제점을 해결하고 개선하기 위해 안출된 것으로, 밀봉이 필요한 금속 가공물의 결합 시, 정밀 나사 가공이 필요 없는 강제끼움 구조를 적용하고자 할 때, 강제끼움으로 결합된 구조물 교체 시 전체를 폐기해야 하는 문제점을 해결할 수 있는 2단 실링 구조 커플링을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 2단 실링 구조 커플링은, 제1 가공물과 제2 가공물을 연통시키며 결합하기 위한 2단 실링 구조 커플링으로서, 내부에 연통홀이 형성된 본체부; 상기 본체부의 제1 단부에 마련되며, 상기 제1 가공물과 끼움결합하도록 형성된 제1 연통부; 및 상기 본체부의 제2 단부에 마련되며, 상기 제2 가공물과 나사결합하도록 제2 나사부가 형성된 제2 연통부;를 포함하고, 상기 제1 연통부는 상기 제1 가공물과 강제끼움(forced-insertion) 방식으로 밀봉결합되고, 상기 제2 연통부는 상기 제2 가공물과 일반실링 방식으로 밀봉결합될 수 있다.
또한, 상기 본체부는 제1 단부 및 제2 단부가 소정의 각도로 꺾인 형상이고, 상기 본체부의 상기 연통홀은 상기 소정의 각도로 꺾인 형상일 수 있다.
또한, 상기 제1 가공물과 상기 제1 연통부 중 어느 하나는 외주면에 돌출부가 형성되는 형태이고, 다른 하나는 상기 어느 하나를 내부에 체결하기 위한 결합홀이 마련되고, 상기 결합홀은 상기 돌출부와 강제끼움 방식으로 결합될 수 있다.
또한, 상기 제2 연통부는, 상기 제2 단부로부터 돌출되는 형상으로 마련되고, 상기 제2 나사부는 상기 제2 연통부이 외주면에 형성되고, 상기 제2 가공물은 내주면에 암나사부가 형성되어, 상기 제2 나사부와 나사결합될 수 있다.
또한, 상기 제1 가공물과 상기 제2 가공물은 경도가 서로 다른 재질로 형성되고, 상기 본체부는 상기 제1 가공물과 강제끼움 결합하고, 상기 제2 가공물과 나사결합할 수 있다.
또한, 상기 제2 나사부의 주변에는 실링물질이 마련되거나, 오-링(O-ring)이 마련될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 2단 실링 구조 커플링은, 유체저장탱크의 압력을 측정하기 위한 압력센서와 상기 유체저장탱크를 연통시키며 결합하기 위한 2단 실링 구조 커플링으로서, 내부에 연통홀이 형성된 본체부; 상기 본체부의 제1 단부에 마련되며, 상기 압력센서와 끼움결합하도록 형성된 제1 연통부; 및 상기 본체부의 제2 단부에 마련되며, 상기 유체저장탱크의 장착홀과 나사결합하도록 제2 나사부가 형성된 제2 연통부;를 포함하고, 상기 제1 연통부와 상기 압력센서는 강제끼움 방식으로 밀봉결합되고, 상기 제2 연통부는 상기 유체저장탱크의 상기 장착홀과 일반실링 방식으로 밀봉결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 2단 실링 구조 커플링은, 먼저 강제끼움 방식을 적용하는 제1 가공물과 밀봉결합하고, 밀봉결합된 상태로, 제2 가공물에 나사 구조 등의 일반적인 밀봉방법으로 결합시킬 수 있다. 이에 따라, 제1 가공물과의 밀봉결합 시, 정밀한 금속 나사 가공이 필요한 나사 구조의 결합 공정을 피할 수 있고, 결합물을 폐기할 때에도 제1 가공물과 2단 실링 구조 커플링의 결합체까지만 폐기하면 될 수 있어 제2 가공물은 재사용할 수 있다.
또한, 가압 실링이 필요한 금속 가공물과의 결합 시에 종래에 필요로 하던 금속 정밀 나사 구조가 필요없이 기계적인 강제끼움 방식을 이용하기 때문에, 결합 공정을 단순하게 하고, 매개체 물질로 인해 발생될 수 있는 문제를 해결할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 실링을 위한 결합방식을 나타내는 도면이다.
도 2는 강제끼움 결합방식을 나타내는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 2단 실링 구조 커플링을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 2단 실링 구조 커플링을 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예가 상세하게 설명된다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 도면에서 본 발명의 실시예를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략되었다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과가 특정 실시예에 전부 포함되어야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위가 특정 실시예에 의하여 제한되는 것으로 이해되지 않아야 한다. 한편, 본 발명에서 기재되는 기술구성 및 그 기술구성에 의해 발휘되는 기능 중에서 널리 공지되어 적용되는 기술구성 및 기능은 그 자세한 설명을 생략하기로 한다.
또한, 이하의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 명확하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 2는 강제끼움 결합방식을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 강제끼움 방식은 두 금속 물질(20. 30)의 경도 차이로 인해 강한 경도의 제1 금속 물질(20)이 상대적으로 경도가 약한 제2 금속 물질(30)에 삽입되면서, 경도가 상대적으로 약할 제2 금속 물질(30)의 접촉면(32)을 강제적으로 깍아 공간을 메우는 원리로 실링 기능을 하게 된다. 그러나 동일한 경도의 경우 이러한 끼움 구조를 사용하기 힘들고, 또한 결합된 구조물의 변경 시 강제끼움 방식으로 결합된 구조물의 분리가 불가능하여 결합된 두 구조물 전체를 폐기해야하는 손실이 발생된다.
도 3a 본 발명의 일 실시예에 따른 2단 실링 구조 커플링의 결합과정을 나태는 도면이고, 도 3b는 결합된 상태를 나타내는 도면이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예 따른 2단 실링 구조 커플링(100)은, 제1 가공물(200)과 제2 가공물(300)을 서로 유체연통(A)시키면서 결합하기 위해 마련된 것이다. 2단 실링 구조 커플링(100)은, 본체부(110), 제1 연통부(120), 제2 연통부(130)를 포함할 수 있다. 본체부(110)는 내부에 상하로 연통홀이 형성되는데, 상기 연통홀은 제1 연통부(120)와 제2 연통부(130)로 구성된다. 제1 연통부(120)는, 상기 본체부(110)의 제1 단부에, 즉 본 실시예에서는 상측에 마련되며, 상기 제1 가공물(200)과 끼움결합하도록 결합홀(122)이 형성될 수 있다. 일례로, 제1 가공물(200)은 금속재질로 형성될 수 있다. 제2 연통부(130)는 본체부(110)의 제2 단부에, 즉 본 실시예에서는 하측에 마련되며, 제1 가공물(200)과 경도가 상이한 제2 가공물(300)과 나사결합하도록 제2 나사부(132)가 형성될 수 있다. 또한, 제1 연통부(120)는 제1 가공물(200)과 강제끼움(forced-insertion) 방식으로 밀봉결합되고, 제2 연통부(130)는 제2 가공물(300)과 나사결합과 같은 일반실링 방식으로 밀봉결합될 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에서, 제1 연통부(120)는, 본체부(110)의 상측 내부에 마련되고, 제1 가공물(200)은 외주면에 돌출부(212)가 형성되고, 제1 연통부(120)의 결합홀(122)은 돌출부(212)가 압입되어 끼워지면서 결합홀(122)의 표면이 강제적으로 깎아져 돌출부(212)와 제1 연통부(120)의 결합홀(122) 사이의 공간을 메우게 되어, 밀봉결합을 형성할 수 있다. 또한, 제2 연통부(130)는, 본체부(110)의 하단으로부터 돌출되어 형성되고, 제2 나사부(132)는 제2 연통부(130)의 외주면에 형성되고, 제2 가공물(300)은 내주면에 암나사부(310)가 형성되어, 제2 나사부(132)와 나사결합될 수 있다. 또한, 제2 나사부(132)의 주변에는 실링물질이 마련되거나, 오-링(O-ring; 134)이 마련 될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 제1 가공물(200)의 외주면에 돌출부(212)가 형성되고, 제1 연통부(120)에 결합홀(122)이 마련되는 것을 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 연통부(120)의 외주면에 돌출부가 형성되고, 제1 가공물에 결합홀이 마련될 수도 있음은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 2단 실링 구조 커플링(100)은 제1 가공물(200) 하단에 강제끼움 방식으로 밀봉결합될 수 있다. 2단 실링 구조 커플링(100)은, 일례로 금속제인 제1 가공물(200) 및 제2 가공물(300)에 비해 상대적으로 경도가 작은 물질을 이용하여 제작될 수 있다. 따라서, 제1 가공물(200)과는 강제끼움 방식으로 밀봉결합될 수 있고, 제2 가공물(300)과는 일반 나사 구조와 같은 일반 실링 구조를 활용할 수 있다. 제2 가공물(300)과의 결합은 일반적인 밀봉결합구조로서, 오-링(134) 등을 이용하거나 나사의 표면에 실링을 위한 밀봉물질(예컨대, 테프론 테이프 등)을 부착할 수 있다. 2단 실링 구조 커플링(100)의 결합순서는, 일례로 먼저 제2 가공물(300)과 밀봉결합하고, 다음으로 제1 가공물(200)과 강제끼움 방식으로 밀봉결합하여 완성될 수 있다. 일반적인 경우, 제2 가공물(300)은 제품의 본체, 예컨대 수소저장 탱크와 같은 대상물로 부피가 크거나 고가의 대상물일 수 있다. 이런 경우, 제2 가공물(300)과 강제끼움 방식으로 결합을 하게 되면 이후 제품 교환 및 변경 시, 강제끼움으로 인한 제품 파손으로 인해 강제끼움 방식이 적용된 모든 구조물을 폐기해야하는 경우가 생길 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 2단 실링 구조 커플링(100)을 적용하게 되면 제품 교체 시 2단 실링 구조 커플링(100)까지만 교체를 하면 되므로, 고가의 제2 가공물(300)은 재사용할 수 있게 되어 교체 비용을 최소화할 수 있다.
이하, 도 3a 및 도 3b를 재참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 2단 실링 구조 커플링(100)의 적용례를 설명하기로 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 2단 실링구조 커플링(100)은, 유체저장탱크의 압력을 측정하기 위한 압력센서(200)와 상기 유체저장탱크(300)를 유체연통(A)시키면서 결합하기 위해 마련된 것이다. 일례로, 상기 유체저장탱크(300)는 내부에 고압의 수소를 저장하는 수소저장탱크일 수 있고, 수소연료전지차량에 장착되는 수소저장탱크일 수 있다.
2단 실링 구조 커플링(100)은 내부에 상하로 연통홀이 형성된 본체부(110)와, 본체부(110)의 상측에 마련되며, 금속재질로 형성된 압력센서(200)와 끼움결합하도록 결합홀(122)이 형성된 제1 연통부(120)와, 유체저장탱크(300)의 장착홀 내주면에 마련된 암나사부(310)와 나사결합하도록 본체부(100)의 하측에 돌출되어 형성되고, 외주면에 수나사부가 형성된 제2 연통부(130)를 포함할 수 있다. 제1 연통부(120)와 압력센서(200)는 강제끼움 방식으로 밀봉결합되고, 제2 연통부(130)는 유체저장탱크(300)의 장착홀(310)과 일반실링 방식으로 밀봉결합될 수 있다.
종래에는 압력센서 모듈에 사용되는 신호출력을 위한 전선의 길이가 길어 나사 구조를 이용하는 일반적인 밀봉결합 구조는 정밀 가공이 요구되고, 결합 시 공정도 어려운 문제점이 있었다. 본 발명의 일 실시예에 따른 2단 실링 구조 커플링(100)은 종래의 일반적인 밀봉경합 방식으로, 먼저 유체저장탱크(300)와 2단 실링 구조(100)를 밀봉결합하고, 이후 강제끼움 방식으로 압력센서(200)와 밀봉결합시킴으로써 결합 공정을 단순화할 수 있다. 또한, 이후 2단 실링 구조 커플링(100)의 제품 문제로 인한 교체 시에도 2단 실링 구조 커플링(100)까지만 교체하면 되므로 고가의 상기 유체저장탱크(300) 구조는 그대로 재활용할 수 있는 장점이 있다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 2단 실링 구조 커플링을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 2단 실링 구조 커플링(100A)은 도 3a에 도시된 2단 실링 구조 커플링(100)과 비교할 때, 본체부(110A)의 내부 연통홀(102)이 직선형태가 아니고 소정의 각도로 꺾인 형태로 마련되는 점에서 차이가 있다. 따라서, 제1 연통홀(120)이 마련되는 제1 단부와 제2 연통홀(130)이 마련되는 제2 단부가 소정이 각도로 꺾인 형태로 가질 수 있다. 본 실시예에 따른 2단 실링 구조 커플링(100A)은, 일례로 압력센서가 장착되는 제1 연통홀(120)과 유체저장탱크와 결합되는 제2 연통홀(300)이 꺾인 구조이기 때문에, 압력센서와 유체저장탱크의 결합 시 다양한 각도에서 장착을 가능하게 하므로, 공간절약에 효과적일 수 있다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 금속 가공물 12: 나사산
14: 오-링(O-ring) 15: 실링물질
20: 제1 금속물질 30: 제2 금속물질
32: 접촉면
100: 2단 실링 구조 커플링 110: 본체부
120: 제1 연통부 122: 결합홀
130: 제2 연통부 132: 제2 나사부
134: 오-링(O-ring) 200: 제1 가공물, 압력센서
300: 제2 가공물, 유체저장탱크 310: 암나사부

Claims (7)

  1. 제1 가공물과 제2 가공물을 연통시키며 결합하기 위한 2단 실링 구조 커플링으로서,
    내부에 연통홀이 형성된 본체부;
    상기 본체부의 제1 단부에 마련되며, 상기 제1 가공물과 끼움결합하도록 형성된 제1 연통부; 및
    상기 본체부의 제2 단부에 마련되며, 상기 제2 가공물과 나사결합하도록 제2 나사부가 형성된 제2 연통부;를 포함하고,
    상기 제1 연통부는 상기 제1 가공물과 강제끼움(forced-insertion) 방식으로 밀봉결합되고, 상기 제2 연통부는 상기 제2 가공물과 일반실링 방식으로 밀봉결합되되,
    상기 제1 연통부와 끼움결합되는 상기 제1 가공물의 부분은 상기 제1 연통부와 경도가 서로 다른 재질로 형성되고
    상기 제1 가공물과 상기 제1 연통부 중 어느 하나는 외주면에 돌출부가 형성되는 형태이고, 다른 하나는 상기 어느 하나를 내부에 체결하기 위한 결합홀이 마련되며, 상기 결합홀은 상기 돌출부와 강제끼움 방식으로 결합되고,
    상기 강제끼움 방식은, 상기 돌출부와 상기 결합홀 중 상대적으로 경도가 약한 물질의 접촉면을 강제로 깎아 공간을 메우는 방식으로 실링을 하게 되는 것인 2단 실링 구조 커플링.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체부는 제1 단부 및 제2 단부가 소정의 각도로 꺾인 형상이고,
    상기 본체부의 상기 연통홀은 상기 소정의 각도로 꺾인 형상인 것인 2단 실링 구조 커플링.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 연통부는,
    상기 제2 단부로부터 돌출되는 형상으로 마련되고, 상기 제2 나사부는 상기 제2 연통부이 외주면에 형성되고, 상기 제2 가공물은 내주면에 암나사부가 형성되어, 상기 제2 나사부와 나사결합되는 것인 2단 실링 구조 커플링.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가공물과 상기 제2 가공물은 경도가 서로 다른 재질로 형성되고, 상기 본체부는 상기 제1 가공물과 강제끼움 결합하고, 상기 제2 가공물과 나사결합하는 것인 2단 실링구조 커플링.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제2 나사부의 주변에는 실링물질이 마련되거나, 오-링(O-ring)이 마련되는 것인 2단 실링 구조 커플링.
  7. 유체저장탱크의 압력을 측정하기 위한 압력센서와 상기 유체저장탱크를 연통시키며 결합하기 위한 2단 실링 구조 커플링으로서,
    내부에 연통홀이 형성된 본체부;
    상기 본체부의 제1 단부에 마련되며, 상기 압력센서와 끼움결합하도록 형성된 제1 연통부; 및
    상기 본체부의 제2 단부에 마련되며, 상기 유체저장탱크의 장착홀과 나사결합하도록 제2 나사부가 형성된 제2 연통부;를 포함하고,
    상기 제1 연통부와 상기 압력센서는 강제끼움 방식으로 밀봉결합되고, 상기 제2 연통부는 상기 유체저장탱크의 상기 장착홀과 일반실링 방식으로 밀봉결합되되,
    상기 제1 연통부와 끼움결되는 상기 압력센서의 부분은 상기 제1 연통부와 경도가 서로 다른 재질로 형성되고,
    상기 압력센서와 상기 제1 연통부 중 어느 하나는 외주면에 돌출부가 형성되는 형태이고, 다른 하나느 상기 어느 하나를 내부에 체결하기 위한 결합홀이 마련되며, 상기 결합홀은 상기 돌출부와 강제끼움 방식으로 결합되고,
    상기 강제끼움 방식은, 상기 돌출부와 상기 결합홀 중 상대적으로 경도가 약한 물질의 접촉면을 강제로 깎아 공간을 메우는 방식으로 실링을 하게 되는 것인 2단 실링 구조 커플링.
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