KR102192772B1 - 배관 연결 장치 - Google Patents

Abstract

바디(10)와, 너트(20)와, 패럴(30)을 포함하며; 상기 패럴(30)은 패럴 전방부(31)와, 패럴 후방부(32)와, 상기 패럴 전방부(31)와 상기 패럴 후방부(32) 사이에 형성된 패럴 중앙부(33)를 포함하는 일체형 패럴이며; 상기 패럴 중앙부(33)의 두께가 상기 패럴 전방부(31)의 두께보다 얇고, 상기 패럴 후방부(32)의 두께보다 ?緞? 형성된 배관 연결 장치를 제공한다.

Description

배관 연결 장치{APPARATUS FOR CONNECTING PIPES}

본 발명은 배관 연결 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 슬라이드형 배관 연결 장치에 관한 것이다.

배관 연결 장치는 가정이나 산업현장에서 둘 이상의 배관(pipe)을 상호 연결하거나 배관과 다른 부품을 연결하기 위해 사용한다. 배관은 금속이나 합성수지 등으로 형성하며, 배관을 통해 유체 또는 기체를 이송한다. 먼 거리까지 유체와 기체를 이송하기 위해서는 2개 이상의 배관을 이음 장치를 이용하여 서로 연결하여야 한다. 유체나 기체가 누설되는 것을 방지하기 위해 이음 장치는 우수한 밀봉성이 요구된다. 내부 압력 및 외부 충격에 견딜 수 있도록 설계되어야 한다.

일반적인 슬라이드형 배관 연결 장치는 바디, 너트, 및 패럴로 구성된다. 1개의 패럴을 사용하는 바이트 타입 (bite-type) 구조와 2개의 패럴을 사용하는 락 타입 (lok-type) 구조가 있다. 1개의 패럴을 사용하는 바이트 타입 (bite-type) 구조는 밀봉성이 약하고 내부 압력 및 외부 충격에 취약하다. 따라서, 고압 액체 이송이나 가스 이송을 위해서는 2개의 패럴을 사용하는 락 타입 (lok-type) 구조가 주로 이용된다.

도1은 종래의 락 타입 (lok-type) 배관 연결 장치를 도시한다. 종래의 락 타입 (lok-type) 배관 연결 장치 바디(100), 너트(200) 제1 페럴(310), 제2 페럴(320)으로 구성된다. 바디(100)와 너트(200)는 나사 결합에 의해 체결되고, 제1 페럴(310) 및 제2 페럴(320)은 바디(100)와 너트(200) 사이에 삽입되어 결합부위를 밀봉한다.

조립과정에서, 제1 페럴(310), 제2 페럴(320) 및 너트(200)을 관통하도록 배관(400)을 삽입한다. 이어서, 배관의 말단을 바디(100) 내부로 삽입한 후, 너트(200)와 바디(100)를 나사 체결한다. 제1 페럴(310)은 단면이 사다리꼴로 형성되어 밀봉 기능을 수행하고, 제2 패럴(320)은 제1 패럴(310)을 너트(200) 내부에 고정하는 역할을 수행한다. 이러한 락 타입 (lok-type) 배관 연결 장치는 밀봉성은 우수하나, 구조가 복잡하고, 조립이 번거로우며, 가격이 비싸다.

본 발명은 구조가 단순하면서도, 밀봉성이 우수한 배관 연결 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는 1개의 패럴을 채용한 배관 연결 장치를 제공한다. 또, 1개의 패럴만으로도 우수한 밀봉성과 우수한 내충격성이 확보되도록 디자인 된 배관 연결 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치는 바디(10)와, 너트(20)와, 패럴(30)을 포함하며; 상기 패럴(30)은 패럴 전방부(31)와, 패럴 후방부(32)와, 상기 패럴 전방부(31)와 상기 패럴 후방부(32) 사이에 형성된 패럴 중앙부(33)를 포함하여 일체형으로 이루어지며; 상기 패럴 중앙부(33)의 두께가 상기 패럴 전방부(31)의 두께보다 얇고, 상기 패럴 후방부(32)의 두께보다 ?緞? 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 패럴 전방부(31)의 두께는 단부에서 가장 두껍고, 상기 패럴 중앙부(33)에 가까울수록 두께가 점점 얇아지는 테이퍼 구조(tapered structure)로 형성될 수 있으며; 상기 패럴 전방부(31)의 내경(내부 직경)은 단부에서 가장 좁고, 상기 패럴 중앙부(33)에 가까울수록 점점 넓어지며; 상기 패럴 후방부(32)의 두께는 단부에서 가장 두껍고, 상기 패럴 중앙부(33)에 가까울수록 두께가 점점 얇아지는 테이퍼 구조(tapered structure)로 형성될 수 있으며; 상기 패럴 후방부(32)의 내경은 단부에서 가장 좁고, 상기 패럴 중앙부(33)에 가까울수록 점점 넓어진다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 패럴 전방부(31)의 외측 단부에는 제1 경사면(34a)이 형성되고; 상기 바디(10)는 내부에 형성된 바디 관통부(18)와, 상기 바디 관통부(18)와 연통된 패럴 지지부(14)와, 상기 바디 관통부(18)와 패럴 지지부(14) 사이에 형성된 배관 고정부(16)와, 상기 패럴 지지부(14)와 상기 배관 고정부 (16) 사이에 형성된 제1 경사면 유도부(13)를 포함하며; 상기 제1 경사면 유도부 (13)는 상기 제1 경사면(34a)과 대응되는 형상을 갖는다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 패럴 후방부(32)의 외측 단부에는 제2 경사면(34b)이 형성되고; 상기 너트(20)는 내부에 형성된 도관 고정부(21)와, 상기 도관 고정부(21)와 연통되는 나사산 형성부(22)와, 상기 도관 고정부(21)와 상기 나사산 형성부(22) 사이에 형성된 제2 경사면 유도부 (23)를 포함하며; 상기 제2 경사면 유도부 (23)는 상기 제2 경사면(34b)과 대응되는 형상을 갖는다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 바디(10), 상기 너트(20) 및 상기 패럴(30)는 소정의 외경(외부 직경)을 갖는 배관(40)을 수용 가능하게 형성되며; 상기 바디 관통부(18)와 상기 배관 고정부(16) 사이에 상기 배관(40)의 삽입 위치를 결정하는 배관 안착부(11)가 형성되고; 상기 바디 관통부(18)의 내경은 상기 배관(40)의 외경보다 작고; 상기 배관 고정부(16)의 내경은 배관(40)의 외경과 같거나 크고; 상기 배관 안착부 (11)의 내경는 배관(40)의 외경과 같거나 작다.

본 발명의 배관 연결 장치는 구조가 단순하다. 따라서, 조립이 용이하며 가격 경쟁력이 우수하다.

또, 우수한 밀봉성과 우수한 내충격성을 갖는다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치는 1개의 패럴을 채용하는 원 패럴 (one ferrule) 방식이다. 이러한 구조는 종래의 락 타입(lok-type) 장치와 비교할 ??, 구조가 단순하고, 조립이 용이하며, 가격 경쟁력이 우수하다. 또, 종래의 바이트 타입 (bite-type) 장치보다 밀봉성과 내충격성이 우수하다.

도1은 종래의 배관 연결 장치를 도시하는 분해 사시도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치의 분해 사시도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 나사 결합 전 배관 연결 장치의 분해 단면도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 나사 결합 전 패럴의 정면도(front view)이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 나사 결합 전 패럴의 단면 사시도 (cross-sectional perspective view)이다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 나사 결합 전 바디의 단면도이다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 나사 결합 전 너트의 단면도이다.
도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 나사 결합 전 너트와 패럴과 배관의 결합 상태를 도시하는 단면도이다.
도9는 본 발명의 일 실시예에 따른 나사 결합 전 너트와 패럴의 결합 상태를 도시하는 단면도이다.
도10은 본 발명의 일 실시예에 따른 나사 결합 후 배관 연결 장치의 단면도이다.
도11은 본 발명의 일 실시예에 따른 나사 결합 후 배관 연결 장치의 분해 단면도이다.
도12는 본 발명의 일 실시예에 따른 나사 결합 전 패럴의 외부 경사면의 각도를 도시하는 정면도(front view)이다.
도13는 본 발명의 일 실시예에 따른 나사 결합 후 변형된 패럴의 외부 경사면의 각도를 도시하는 정면도(front view)이다.
도14는 본 발명의 일 실시예에 따른 나사 결합 전 패럴의 내부 경사면의 각도를 도시하는 단면 사시도 (cross-sectional perspective view)이다.
도15는 본 발명의 일 실시예에 따른 나사 결합 후 변형된 패럴의 내부 경사면의 각도를 도시하는 정면도(front view)이다.
도16은 본 발명의 일 실시예에 따른 가조립 상태의 배관 연결 장치를 도시하는 정면도 이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 도2-도9을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치는 바디(10)와, 너트(20)과, 패럴(30)을 포함한다. 바디(10)와 너트(20)는 나사 결합에 의해 서로 결합되고, 페럴(30)은 바디(10)와 너트(20) 사이에 삽입되어 결합부위를 밀봉한다.

<나사 결합 전 패럴(30)>

도3-도5를 참고하면, 상기 패럴(30)은 상기 바디와 결합되는 패럴 전방부(31)와, 상기 너트와 결합되는 패럴 후방부(32)와, 상기 패럴 전방부(31)와 상기 패럴 후방부(32) 사이에 형성된 패럴 중앙부(33)를 포함한다. 상기 패럴 전방부(31)와, 상기 패럴 후방부(32)와, 상기 패럴 중앙부(33)는 일체형으로 이루어진다.

나사 결합이 완료된 상태를 나타내는 도10을 참고하면, 패럴 전방부(31)는 배관 (40)과 바디(10) 사이를 밀봉하고 배관(40)을 고정하는 기능을 수행한다. 패럴 후방부(32)는 배관 (40)과 너트(10) 사이를 밀봉하고 배관(40)을 고정하여 배관(40)이 중력방향으로 이탈하는 것을 방지하는 역할을 한다. 패럴 중앙부(33)는 배관(40) 피팅시에 발생하는 활하중을 보상하고 외부에서 가해지는 충격을 흡수하는 역할을 한다.

도5에 도시된 바와 같이, 상기 패럴 중앙부(33)의 두께가 상기 패럴 전방부(31)의 두께보다 얇고, 상기 패럴 후방부(32)의 두께보다 ?緞? 형성된다. 이러한 구조에서, 중앙부(33)의 두께가 얇아서 패럴(30)에 수평 방향(나사 진행 방향)으로 패럴(30)에 압력이 가해지면 상기 패럴 전방부(31)와 상기 패럴 후방부(32)가 상기 패럴 중앙부(33)로 압축되면서 상기 패럴 중앙부(33)가 외부로 솟아나는 변형이 일어난다. 이에 대한 보다 자세한 내용은 후술한다.

일 실시예에서, 상기 패럴 전방부(31)의 두께는 단부에서 가장 두껍고, 상기 패럴 중앙부(33)에 가까울수록 두께가 점점 얇아지는 테이퍼 구조(tapered structure)이다. 상기 패럴 전방부(31)의 내경(내부 직경)은 단부에서 가장 좁고, 상기 패럴 중앙부(33)에 가까울수록 점점 넓어지는 구조를 갖는다.

마찬가지로, 상기 패럴 후방부(32)의 두께는 단부에서 가장 두껍고, 상기 패럴 중앙부(33)에 가까울수록 두께가 점점 얇아지는 테이퍼 구조(tapered structure)이다. 상기 패럴 후방부(32)의 내경은 단부에서 가장 좁고, 상기 패럴 중앙부(33)에 가까울수록 점점 넓어지는 구조를 갖는다.

이러한 구조에서는, 패럴의 중앙부(33)의 두께가 가장 얇게 형성된다. 즉, 도5에 도시된 바와 같이, 패럴의 두께 단면은 R 형상을 갖는다. 페럴 중앙부(33)는 페럴(30)의 힘의 균형을 유도하며, 소재의 고유한 탄성을 이용하여 활하중을 보상하는 역할을 한다. 이 구조에서는 패럴의 중앙부(33)의 내충격도가 가장 취약하다. 따라서, 외부 압력이 패럴(30)에 작용하면, 내충격성값이 낮은 패럴의 중앙부(33)가 외부로 밀려나면서, 패럴 전방부(31)와 패럴 후방부(32)가 중앙으로 압축되면서, 패럴(30)의 형상이 변형된다. 도 13 및 도15 참고.

상기 패럴 전방부(31)의 외측 단부에는 제1 경사면(34a)이 형성된다. 상기 제1 경사면(34a)는 바디(10)의 제1 경사면 유도부(13)와 접촉하며, 서로 대응되는 형상을 갖는다. 마찬가지로, 상기 패럴 후방부(32)의 외측 단부에는 제2 경사면(34b)이 형성된다. 상기 제2 경사면(34b)는 너트(20) 제2 경사면 유도부(23)와 접촉하며, 서로 대응되는 형상을 갖는다.

도4를 참고하면, 상기 패럴 중앙부(33)의 외주 표면은 수평 방향(나사 진행 방향)과 평행하다. 즉, 상기 패럴 중앙부(33)의 외주 표면과 수평 방향(나사 진행 방향)이 이루는 각도는 0도 (zero degree)이다. 반면에, 나사 결합 전 상태에서, 제1 경사면(34a)이 수평 방향(나사 진행 방향)과 이루는 각도(a1)는 0 보다 크고 90보다 작다. 마찬가지로, 나사 결합 전 상태에서, 제2 경사면(34b)이 수평 방향(나사 진행 방향)과 이루는 각도(a1)는 0 보다 크고 90보다 작다.

패럴(30)의 재료는 합성수지 (예를 들어, PVC), 금속 (예를 들어, 구리나 알루미늄, 황동), 스테인레스스틸 (예를 들어, SUS) 등을 사용할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지는 않는다.

<바디(10)>

도3 및 도6을 참고하면, 상기 바디(10)는 내부에 형성된 바디 관통부(18)와, 상기 바디 관통부(18)와 연통된 패럴 지지부(14)와, 상기 바디 관통부(18)와 패럴 지지부(14) 사이에 형성된 배관 고정부(16)와, 상기 패럴 지지부(14)와 상기 배관 고정부 (16) 사이에 형성된 제1 경사면 유도부(13)를 포함한다.

도6에서 원형으로 표시된 부분 및 도10에서 B로 표시된 부분을 참고하면, 바디(10)의 제1 경사면 유도부(13)은 상기 패럴(30)의 제1 경사면(34a)과 접촉하여 서로 대응되는 형상을 갖는다. 제1 경사면 유도부(13)는 페럴 전방부(31)의 스웨지 변형을 유도하여 패럴(30)을 고정하고 바디(10)와 패럴(30)간을 밀봉한다.

상기 바디(10)는 소정의 외경(외부 직경)을 갖는 배관(40)을 수용 가능하도록 형성된다. 도 10 참고. 상기 바디 관통부(18)의 내경은 상기 배관 고정부 (16)의 내경보다 작고, 상기 패럴 지지부(14)의 내경은 상기 배관 고정부 (16)의 내경보다 크다. 상기 배관 고정부 (16)와 상기 바디 관통부(18) 사이에는 배관 안착부 (11)가 형성된다.

상기 바디 관통부(18)의 내경은 배관(40)의 외경보다 작고, 상기 배관 고정부(16)의 내경은 배관(40)의 외경과 같거나 크게 형성된다. 상기 배관 안착부 (11)의 내경은 배관(40)의 외경과 같거나 작다. 상기 배관 안착부 (11)는 도3에 도시된 바와 같이, 상기 바디 관통부(18)에 가까울수록 내경이 줄어드는 테이퍼 구조(tapered structure)로 형성될 수 있다. 상기 배관 고정부(16)와 상기 배관 안착부 (11)는 외부 충격으로 인한 배관(40)의 흔들림을 최소화 하도록 설계된다.

이러한 구조에서 배관(40)은 상기 배관 안착부(11)까지 삽입된 후 고정된다. 즉, 상기 배관 안착부 (11)가 배관(40)의 삽입 위치를 결정한다. 상기 바디 관통부(18)의 내경, 상기 배관 안착부(11)의 내경, 상기 배관 고정부(16)의 내경, 및 배관(40)의 외경의 상호 관계로 인해 배관(40)과 바디(10)의 밀봉성이 향상된다.

상기 바디(10)의 외주부에는 바디 나사산 (12)과 바디 돌출부 (17)가 형성되어 있다. 바디 돌출부(17)는 예를 들어, 육각 나사이다.

조립 과정에서 바디(10)와 너트(30)가 나사 결합되면, 패럴(30)은 배관 고정부(16)와 제1 경사면 유도부(13)에 경계면에서 위치가 고정된다. 즉, 배관 고정부(16)와 제1 경사면 유도부(13)에 경계면이 패럴 고정부 (15) 역할을 수행한다.

바디(10)의 재료는 합성수지 (예를 들어, PVC), 금속 (예를 들어, 구리나 알루미늄, 황동), 스테인레스스틸 (예를 들어, SUS) 등을 사용할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지는 않는다. 배관(40)의 재료는 합성수지 (예를 들어, PVC), 금속 (예를 들어, 구리나 알루미늄, 황동), 스테인레스스틸 (예를 들어, SUS) 등을 사용할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지는 않는다.

<너트(20)>

도3 및 도7-도9를 참고하면, 상기 너트(20)는 내부에 형성된 도관 고정부(21)와, 상기 도관 고정부(21)와 연통되는 나사산 형성부(22)와, 상기 도관 고정부(21)와 상기 나사산 형성부(22) 사이에 형성된 제2 경사면 유도부 (23)를 포함한다.

도8-도9에서 A로 표시된 부분을 참고하면, 너트(20)의 제2 경사면 유도부(23)는 상기 패럴(30)의 제2 경사면(34b)과 접촉하며, 서로 대응되는 형상을 갖는다.

상기 너트(20)는 소정의 외경(외부 직경)을 갖는 배관(40)을 수용 가능하도록 디자인 된다. 도 10 참고. 일 실시예에 따르면, 상기 도관 고정부(21)의 내경은 상기 수용 대상 배관(40)의 외경과 동일하거나 크게 형성된다. 상기 도관 고정부(21)은 외부 충격으로 인해 상기 배관(40)의 흔들림을 줄여주는 역할을 한다.

상기 나사산 형성부(22)의 내경은 상기 수용 대상 배관(40)의 외경보다 크다. 상기 나사산 형성부(22)의 내주면에는 나사산이 형성된다. 상기 나사산 형성부(22)의 내주면에 형성된 나사산이 바디(10)의 외주면에 형성된 바디 나사산(12)과 나사 결합하여 상기 바디(10)와 너트(20)를 조립한다.

너트(20)의 재료는 합성수지 (예를 들어, PVC), 금속 (예를 들어, 구리나 알루미늄, 황동), 스테인레스스틸 (예를 들어, SUS) 등을 사용할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지는 않는다.

<배관 연결 장치의 피팅 및 조립>

이하에서는 본 발명에 따른 배관 연결 장치를 피팅하고 조립하는 방법을 설명한다. 제품 피팅의 일관성을 위해서, 배관 (40)의 선단부에 버가 없도록 조치 후에 조립을 진행하는 것이 좋다. 배관 (40)의 안정적인 위치를 유도하기 위해서, 배관(40)이 너트(20)와 페럴(30)의 내부를 통과하여 바디(10) 의 안쪽 안착부까지 삽입 시킨다.

일 실시예에 따르면, 피팅시에 배관(40)이 제자리에 잘 유지되어 있는지 확인하기 위한 마킹을 표시한 후에 진행한다. 가조립 상태의 제품을 기본 치수 거리 값을 확인 후, 배관(40)에 대한 피팅 작업을 진행한다. 바디(10)와 너트(20)를 나사 결합하여 조립을 완료한다.

조립이 제대로 완료되었는지 확인하기 위해, 바디(10)와 너트(20)의 사이의 거리(d)를 게이지로 확인한 후 완료 위치에 확인 마킹을 한다. 조립이 완료된 제품은 너트(20)와 바디(10)의 틈새 게이지를 이용하여 최종 점검을 한다. 예를 들어, 제품은, 바디(10)와 너트(20)의 사이의 거리(d)가 2 mm로 유지한 가조립 상태로 판매될 수 있고, 설비과정에서 조립이 완료되면, , 바디(10)와 너트(20)의 사이의 거리(d)가 0.7mm 전후가 되도록 설계할 수 있다. 도10 및 도16 참고.

<너트(20)와 패럴(30)의 피팅>

먼저, 너트(20)와 패럴(30)의 피팅에 대해 설명한다. 배관(40)에 너트(20)를 끼운다. 이어서, 패럴(30)을 배관(40)에 끼운 후, 패럴(30)이 너트(30) 내부에 고정되도록 한다. 도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 나사 결합 전 너트와 패럴과 배관의 결합 상태를 도시하는 단면도이다. 도9는 본 발명의 일 실시예에 따른 나사 결합 전 너트와 패럴의 결합 상태를 도시하는 단면도이다.

도8-도9를 참고하면, 너트(20) 내부에 배관(40)을 삽입하여 배관(40)이 도관 고정부(21), 제2 경사면 유도부 (23) 및 너트 나사산 형성부(22)를 관통하도록 한다. 이어서, 패럴(30) 내부에 배관(40)을 삽입한다.

도8-도9에서 A로 표시된 부분을 참고하면, 상기 패럴(30)의 제2 경사면(34b)이 너트(20)의 제2 경사면 유도부(23)와 접촉됨으로써, 패럴(30)이 너트(20)에 고정된다.

<바디(10)와의 나사 결합>

이어서, 배관(40)을 바디(10) 내부에 삽입한다. 패럴(30)이 바디(10)에 고정되도록 한 후, 바디(10)와 너트(20)를 나사 결합한다. 바디(10)의 외주면에 형성된 나사산(12)을 너트(20)의 내주면에 형성된 나사산(20)이 결합된다. 도10은 본 발명의 일 실시예에 따른 나사 결합 후 배관 연결 장치의 단면도이다. 도11은 본 발명의 일 실시예에 따른 나사 결합 후 배관 연결 장치의 분해 단면도이다.

이어서, 배관(40)이 배관 안착부(11)에 도달할 때까지 토크 렌치를 이용하여, 너트(20)를 나사 결합 방향(수평 방향)으로 조인다. 너트(20)의 내주면에 형성된 암나사와 바디(10)의 외주면에 형성된 수나사가 결합되어 기계적으로 조립된다. 페럴(30)도 나사 결합 방향(수평 방향)으로 이동한다.

배관(40)이 배관 안착부(11)에 도달하면, 패럴(30)의 제1 경사면(34a)이 바디(10)의 제1 경사면 유도부(13)과 접촉된다. 도10 및 도11을 참고하면, B로 표시된 부분에서 패럴(30)의 제1 경사면(34a)이 바디(10)의 제1 경사면 유도부(13)과 접촉된 후, 그 위치에서 고정된다.

마찬가지로, 배관(40)이 배관 안착부(11)에 도달하면, 패럴(30)의 제2 경사면(34b)이 너트(20)의 제2 경사면 유도부(23)과 접촉된 상태로 고정된다. 도10 및 도11에서 A로 표시된 부분 참고. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 나사 결합 후 배관 연결 장치의 단면도이다. 일 실시예에서, 조립이 완료된 상태에서 바디(10)와 너트(20)이의 간격(d)은 예를 들어, 0.7mm 가량 또는 그 이하일 수 있다. 그러나, 그러한 수치에 한정되는 것은 아니다.

바디의 내부 하단부(전체 배관의 삽입 끝단부)는 배관 (40) 의 안착 유도 및 조립에 필요한 배관 (40) 의 삽입 깊이의 안정적 조건이 된다. 바디의 내부의 형상은 암나사에 수용한 페럴의 기밀을 유도 할 수 있는 조건이 된다.

바디(10)와 너트(20)를 나사 결합하면, 패럴(30)에 나사 결합 방향으로 압력(수평 방향 압력)이 가해진다. 패럴 중앙부(33)의 두께가 가장 얇기 때문에 내충격값도 패럴의 중앙부(33)가 가장 취약하다. 따라서, 외부 압력이 패럴(30)에 작용하면 내충격값이 낮은 패럴 중앙부(33)가 찌끄러지면서 패럴 전방부(31)와 패럴 후방부(32)가 중앙으로 압축 이동된다. 그 결과, 패럴의 중앙부(33)의 외주면이 외부로 밀려 솟아나는 압축 변형(스웨지 변형)이 일어난다. 그 결과, 배관(40)이 배관 연결 장치에 의해 고정 및 피팅된다. 도 13 및 도15 참고.

패럴(30)에 나사 결합 방향으로 압력(수평 방향 압력)이 가해지면, 바디(10)의 제1 경사면 유도부(13)과 맞닿은 패럴(30)의 제1 경사면(34a)이 스웨이징 변형되어 배관 (40)의 외주부에 박힌다. 도10의 B 부분 참고. 그 결과, 배관(40)의 외경을 스웨이징 변형시켜 배관(40)의 위치가 고정된다. 또, 패럴 중앙부(33)가 나사 진행 방향에 수직한 방향(이하, 수직 방향)으로 외부로 밀려나면서 패럴 전방부 외주표면(35a)이 바디(10)의 내주면과 접촉하게 된다. 그 결과, 바디(10)의 밀봉성이 향상시킨다.

마찬가지로, 패럴(30)에 나사 결합 방향으로 압력(수평 방향 압력)이 가해지면, 너트(20)의 제2 경사면 유도부(23)과 맞닿은 패럴(30)의 제2 경사면(34b)이 스웨이징 변형되어 배관 (40)의 외주부에 박힌다. 도10의 A 부분 참고. 그 결과, 배관(40)의 외경을 스웨이징 변형시켜 배관(40)의 위치가 고정된다. 또, 패럴 중앙부(33)가 나사 진행 방향에 수직한 방향(이하, 수직 방향)으로 외부로 밀려나면서 패럴 후방부 외주표면(35b)이 너트(20)의 내주면과 접촉하게 된다. 그 결과, 너트(20)의 밀봉성이 향상된다.

도12는 스웨지 변형이 일어나기 전(즉, 나사 결합 전)의 패럴(30)을 도시하는 정면도이고, 도13는 스웨지 변형이 일어난 후(즉, 나사 결합 후)의 패럴(30)을 도시하는 정면도이다. 도12를 참고하면, 스웨지 변형이 일어나기 전에는, 패럴 전방부(31)의 외주 표면(35a)은 나사 결합 방향(수평 방향)에 평행하다. 마찬가지로, 패럴 후방부(32)의 외주 표면(35a)은 나사 결합 방향(수평 방향)에 평행하다.

도13을 참고하면, 스웨지 변형이 일어난 후에는, 패럴 전방부(31)의 외주 표면(35a)은 나사 결합 방향(수평 방향)과 b2의 각도 (0도<b2<90도)를 갖는다. 마찬가지로, 패럴 후방부(32)의 외주 표면(35b)도 스웨지 변형되어 나사 결합 방향(수평 방향)과 b2각도(0도<b2<90도)를 갖는다. 다른 실시예에 따르면, 스웨지 변형 후에 패럴 전방부(31)의 외주 표면(35a)과 패럴 후방부(32)의 외주 표면(35b)은 나사 결합 방향(수평 방향)에 대해 서로 다른 각도를 가질수 있다.

도14는 본 발명의 일 실시예에 따른 나사 결합 전 패럴의 내부 경사면의 각도를 도시하는 단면 사시도 (cross-sectional perspective view)이다. 도15는 본 발명의 일 실시예에 따른 나사 결합 후 변형된 패럴의 내부 경사면의 각도를 도시하는 정면도(front view)이다.

도14를 참고하면, 스웨지 변형이 일어나기 전에는, 패럴 전방부(31)의 내주 표면(36a)은 나사 결합 방향(수평 방향)과 c1 (0도<c1<90도)의 각도를 갖는다. 마찬가지로, 패럴 후방부(31)의 내주 표면(36b)은 나사 결합 방향(수평 방향)과 c1 (0도<c1<90도)의 각도를 갖는다. 다른 실시예에 따르면, 스웨지 변형 전에 패럴 전방부(31)의 내주 표면(36a)과 패럴 후방부(32)의 외주 표면(36b)는 나사 결합 방향(수평 방향)에 대해 서로 다른 각도를 가질수 있다.

도15를 참고하면, 스웨지 변형이 일어난 후에는, 패럴 전방부(31)의 내주 표면(36a)은 나사 결합 방향(수평 방향)과 c2의 각도 (c1<c2<90도)를 갖는다. 마찬가지로, 패럴 후방부(32)의 내주 표면(36b)도 스웨지 변형되어 나사 결합 방향(수평 방향)과 b2각도(c1<c2< 90도)를 갖는다. 다른 실시예에 따르면, 스웨지 변형 후에 패럴 전방부(31)의 내주 표면(36a)과 패럴 후방부(32)의 내주 표면(36b)은 나사 결합 방향(수평 방향)에 대해 서로 다른 각도를 가질수 있다.

도13 및 도15에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 패럴(30)은 실시간으로 변하는 활하중을 내부적으로 흡수하여 보상할 수 있도록 기하학적 구조로 디자인되어 있다. 즉, 외부 충격이 가해지면 본 발명에 따른 패럴(30)은 그 충격을 흡수하여 너트(20) 및 바디(10)와의 밀봉성을 더욱 향상시키는 형태로 자체 형상을 변형시킨다.

본 발명의 배관 연결 장치는 일체형 패럴(30)이 너트(20)와 경사 결합하고, 바디(10)와도 경사 결합하는 구조를 갖는다. 도10의 A부위 및 B부위 참고. 따라서, 구조가 간단하고 조립이 용이하다. 또, 패럴(30)에 외부 충격이 가해지면, 패럴(30)의 양단부(31, 32)가 중앙부(33)로 압축 변형되면서 밀봉성과 내충격성이 증대되는 구조를 갖는다.

종래에는 락 타입 (lok-type) 배관 연결 장치에는 두 개의 패럴이 사용되었다. 두개의 패럴은 각각 다른 역할을 수행했다. 도1을 참고하면, 제1 페럴(310)은 패럴(300)의 외경을 줄이고 바디(100)와의 패럴(300)간을 밀봉한다. 제2 페럴(320)은 배관(40)을 고정하고 너트(200)와 패럴(300)간을 밀봉한다.

본 발명에서는 일체형 패럴(30)을 채용함으로써, 종래의 두개 혹은 그 이상의 패럴이 수행하던 여러가지 기능을 일체형 패럴(30) 하나가 동시에 수행한다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 패럴(30)은 패럴 전방부(31)와 패럴 후방부(32)와 패럴 중앙부(33)가 일체형으로 형성되어 있다. 패럴 전방부(31)는 배관 (40)과 바디(10) 사이를 밀봉하고 배관(40)을 고정하는 기능을 수행한다. 패럴 후방부(32)는 배관 (40)과 너트(10) 사이를 밀봉하고 배관(40)을 고정하여 배관(40)이 중력방향으로 이탈하는 것을 방지하는 역할을 한다. 패럴 중앙부(33)는 배관(40) 피팅시에 발생하는 활하중을 보상하고 외부에서 가해지는 충격을 흡수하는 역할을 한다.

나사 결합에 의해 압축 고정된 페럴(30)은 바디(10)의 내경에 삽입된 상태로 지지되며, 상하 하중 분리에 따른 힘의 분배 역할을 한다. 페럴중앙부(33)은 패럴 전방부(31)와 페럴 후방부(32)의 조립시 발생하는 하중을 기하학적 구조 및 소재의 탄성을 이용하여 외부 충격을 흡수하고 완충하는 역할을 한다.

본 발명은 둘 혹은 그 이상의 패럴을 포함하는 종래의 장치와 비교할 때, 구성이 간단하고 조립이 용이하며 가격 경쟁력이 높다. 또, 관리와 부품 교체가 용이하다. 둘 혹은 그 이상의 패럴이 조합된 종래 기술과 비교할 때, 누수 가능성이 낮고, 외부 충격에 강하다.

본 발명에 따른 패럴(30)은 그 기하학적 구조로 인해 배관(40)의 진동 및 응력으로부터 압력, 밀봉 및 피로 내성에 관한 양호한 성능 특성을 나타낸다. 또, 활하중을 매우 효과적으로 보상할 수 있다. 종래 장치와 비교할 때, 외부에서 가해지는 충격 흡수 성능이 뛰어나다. 초고압 밀봉 성능과 활하중 보안 성능을 동시에 구현할 수 있다는 점에서 획기적인 기술이다.

본 발명에 따른 배관 연결 장치는 초기 가조립시 물리적인 힘이 제품에 가해지지 않은 위치까지 제품을 가조립한 상태로 출하하여 시판할 수 있다. 도16은 본 발명의 일 실시예에 따른 가조립 상태의 배관 연결 장치를 도시하는 정면도이다.

가조립 상태에서는 바디(10)와 너트(20)의 간격(d)이 느슨하게 결합되어 있다. 예를 들어, 도16에 도시된 바와 같이 바디(10)와 너트(20)이의 간격(d)이 2mm인 상태로 제품이 출하되고 판매될 수 있다.

가조립된 제품을 이용한 설비 공정은 다음과 같이 진행할 수 있다. 가조립된 제품을 구입한 후, 나사 진행방향으로 배관(40) 삽입한다. 너트(20)의 돌출부 (또는 헥사 부분)을 이용하여, 너트(20)를 한 바퀴 회전시켜 나사를 조여 바디(10)와 너트(20)이의 간격(d)을 줄인다. 한 바퀴 회전이 완료되면 패럴이 스웨지 변형되어 도10과 같은 형태로 조립이 완성된다. 이때, 너트의 회전 수는 한 바퀴로 한정되지 않으며, 제품에 따라 다양하게 다른 값으로 설계할 수 있다.

제품이 가조립된 상태로 출하되고 시판되면, 소비자가 설비를 진행하는 과정에서 부품을 분해하거나 재설치할 필요가 없다. 따라서, 조립이 용이하고 신속하고 정확하게 이루어질 수 있다. 시판 제품을 구입한 후, 현장에서 부품을 피팅 순서에 맞게 조립한다. 일 실시예에 따르면, 바디(10)와 너트(20)를 나사 결합할 때, 1회전 조건으로 조립할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 초기 출하된 제품 상태에 원하는 위치에 페인트 마킹을 하여, 포인터가 다시 만날 때까지 조립하면 된다. 다른 실시예에 따르면, 가조립 상태에 위치 마킹하여 출하 및 시판될 수 있다. 이 경우에는 배관을 연결 한 후 나사 결합시에 마킹이 다시 만날 ??까지 나사 조임을 수행한다.

바디(100)
너트(200)
제1 페럴(310)
제2 페럴(320)
바디(10)
배관 안착부 (11)
바디 나사산 (12)
제1 경사면 유도부 (13)
패럴 지지부(14)
패럴 고정부 (15)
배관 고정부 (16)
바디 돌출부 (17)
바디 관통부(18)
너트(20)
도관 고정부(21)
너트 나사산 형성부(22)
제2 경사면 유도부 (23)
패럴(30)
패럴 전방부(31)
패럴 후방부(32)
패럴 중앙부(33)
제1 경사면 (34a)
제2 경사면 (34b)
패럴 전방부 외주표면 (35a)
패럴 후방부 외주표면 (35b)
패럴 전방부 내주표면 (36a)
패럴 후방부 내주표면 (36b)

Claims (5)

1. 바디(10)와, 너트(20)와, 패럴(30)을 포함하며,
   상기 패럴(30)은 패럴 전방부(31)와, 패럴 후방부(32)와, 상기 패럴 전방부(31)와 상기 패럴 후방부(32) 사이에 형성된 패럴 중앙부(33)를 포함하는 일체형 패럴이며,
   상기 패럴 중앙부(33)의 두께가 상기 패럴 전방부(31)의 두께보다 얇고, 상기 패럴 후방부(32)의 두께보다 얇고,
   상기 패럴 전방부(31)의 두께는 단부에서 가장 두껍고, 상기 패럴 중앙부(33)에 가까울수록 두께가 점점 얇아지는 테이퍼 구조(tapered structure)이며,
   상기 패럴 후방부(32)의 두께는 단부에서 가장 두껍고, 상기 패럴 중앙부(33)에 가까울수록 두께가 점점 얇아지는 테이퍼 구조(tapered structure)를 갖는 것을 특징으로 하는 배관 연결 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 패럴 전방부(31)의 내경(내부 직경)은 단부에서 가장 좁고, 상기 패럴 중앙부(33)에 가까울수록 점점 넓어지며,
   상기 패럴 후방부(32)의 내경은 단부에서 가장 좁고, 상기 패럴 중앙부(33)에 가까울수록 점점 넓어지는 것을 특징으로 하는 배관 연결 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 패럴 전방부(31)의 외측 단부에는 제1 경사면(34a)이 형성되고,
   상기 바디(10)는 내부에 형성된 바디 관통부(18)와, 상기 바디 관통부(18)와 연통된 패럴 지지부(14)와, 상기 바디 관통부(18)와 패럴 지지부(14) 사이에 형성된 배관 고정부(16)와, 상기 패럴 지지부(14)와 상기 배관 고정부 (16) 사이에 형성된 제1 경사면 유도부(13)를 포함하며,
   상기 제1 경사면 유도부 (13)는 상기 제1 경사면(34a)과 대응되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 배관 연결 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 패럴 후방부(32)의 외측 단부에는 제2 경사면(34b)이 형성되고,
   상기 너트(20)는 내부에 형성된 도관 고정부(21)와, 상기 도관 고정부(21)와 연통되는 나사산 형성부(22)와, 도관 고정부(21)와 상기 나사산 형성부(22) 사이에 형성된 제2 경사면 유도부 (23)를 포함하며,
   상기 제2 경사면 유도부 (23)는 상기 제2 경사면(34b)과 대응되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 배관 연결 장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 바디(10), 상기 너트(20) 및 상기 패럴(30)는 소정의 외경(외부 직경)을 갖는 배관(40)을 수용 가능하게 형성되며,
   상기 바디 관통부(18)와 상기 배관 고정부(16) 사이에 상기 배관(40)의 삽입 위치를 결정하는 배관 안착부(11)가 형성되고,
   상기 바디 관통부(18)의 내경은 상기 배관(40)의 외경보다 작고,
   상기 배관 고정부(16)의 내경은 배관(40)의 외경과 같거나 크고,
   상기 배관 안착부 (11)의 내경은 배관(40)의 외경과 같거나 작은 것을 특징으로 하는 배관 연결 장치.

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