KR102439251B1 - 접합 연결부를 구비한 파이프 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의하여 파이프(10) 및 연결 부재(20)를 구비한 파이프 장치(1)가 제공된다. 상기 파이프(10)는, 내측 표면(12) 및 외측 표면(13)을 구비한 파이프 재킷(11)을 포함하고, 유동 채널(14)을 한정한다. 상기 연결 부재(20)에는 관통 채널(21)이 형성되고, 상기 관통 채널(21)은, 제1 재료(M1)로 만들어지고 제1 개구(23)를 가진 연결 피스(22)로부터 제2 개구(24)까지 연장된다. 상기 파이프 재킷(11)은 제2 재료(M2)로 만들어진 제1 파이프 단부(15)에 의하여 연결 피스(22)에 안착된다. 상기 파이프 재킷(11)의 내측 표면(12)과 상기 연결 피스(22)의 주변 표면(25) 사이의 접촉 영역에, 제1 재료(M1)와 제2 재료(M2) 간의 접합 연결부가 형성된다.

Description

접합 연결부를 구비한 파이프 장치
본 발명은 청구항 1 의 전제부에 기재된 파이프 장치에 관한 것이다.
종래 기술의 파이프 장치는 파이프 또는 파이프 라인과, 연결 부재를 포함한다. 연결 부재는 파이프를, 예를 들어 다른 파이프, 용기, 하우징, 펌프, 등과 같은 연결 대상물에 연결시키는 기능을 한다. 상기 파이프와 연결 부재 간의 연결은 대부분의 경우에 반복적인 분리를 위해 설계된 것이 아니다. 한편 대부분의 경우에서 상기 연결 부재의 타측 단부는 신속 및 간편하면서도 분리가능한 연결을 제공하는 기능을 한다.
이와 같은 파이프 장치는 예를 들어 문헌 DE 20 2009 000 328 U1 에 개시되어 있다. 여기에서는, 파이프를 연결 부재의 연결 피스에 민다. 파이프가 일단 연결 피스에 밀어진 이후에는, 연결 피스 상의 주변 유지 돌기(peripheral holding lug)들이 연결 피스로부터 미끄러져 빠짐을 방지한다. 또한, 상기 연결 부재는, 연결 피스로부터 멀리 있는 단부에 연결 대상물와의 상호잠금 연결(interlocking connection)을 위한 기계적 결합 요소를 구비한다.
이와 같은 구성은, 상기 파이프와 연결 부재 간의 연결에 있어서, 경미한 정도의 인장력만을 버틸 수 있고, 작은 비틀림 모멘트만을 전달할 수 있으며, 누설 발생의 가능성이 높다는 단점이 있다. 따라서, 예를 들어 클램프와 같은 보조 요소를 이용함이 종종 필요한데, 조임 강도, 인장 강도, 및 비틀림 강도를 증가시키기 위해서는 상기 클램프가 고가이고 장착 작업이 복잡할 뿐만 아니라, 위와 같은 문제를 부분적으로만 완화시킨다는 문제가 있다.
본 발명은 높은 조임 강도를 가지면서도 높은 인장력과 비틀림힘에 견디는 파이프 장치을 제공하여, 상기 종래 기술의 문제점을 해결함을 목적으로 한다. 또한, 상기 파이프 장치은 취급이 용이하고, 내구성이 높으며, 가격이 저렴한 것이 바람직하다.
본 발명의 주된 특징들은 청구항 1 의 특징부에 기재되어 있다. 본 발명의 실시예들의 특징들은 청구항 2 내지 13 에 기재되어 있다.
파이프와 연결 부재를 구비한 파이프 장치, 또는 파이프 연결부에서, 상기 파이프는 내측 표면과 외측 표면을 구비한 파이프 재킷을 구비하고 유동 채널을 한정한다. 상기 연결 부재에는 관통 채널이 형성되고, 상기 관통 채널은 제1 재료로 만들어지고 제1 개구를 가진 연결 피스로부터 제2 개구까지 연장된다. 또한 상기 파이프 재킷은 제2 재료로 만들어진 제1 파이프 단부에 의하여 상기 연결 피스에 안착된다. 본 발명에 의하면, 상기 파이프 재킷의 내측 표면과 상기 연결 피스의 주변 표면 사이의 접촉 영역에, 제1 재료와 제2 재료 간의 접합 연결부, 구체적으로는 제1 재료와 제2 재료 간의 직접적인 접합 조인트가 형성된다.
접합 연결부의 장점으로서, 높은 인장 강도, 높은 비틀림 강도, 및 연결 부재와 파이프 간의 낮은 누설율이 얻어진다.
파이프는 구체적으로, 휨이 불가능하거나 튜브와 같이 휨이 가능한 긴 형태의 중공형 몸체로서 이해되어야 할 것이다.
원칙적으로, 상기 연결 부재는 제1 재료로 만들어지고, 상기 파이프는 제2 재료로 만들어질 수 있다. 그러나, 상기 파이프 및/또는 연결 부재가 상기 접촉 영역으로부터 먼 위치에서 다른 재료를 포함하는 형태의 구성도 가능하다.
바람직하게는, 상기 접합 연결부가 액체-밀봉(liquid-tight) 및/또는 기체-밀봉(gas-tight)의 기능, 또는 유체-밀봉(tensile strength)의 기능을 가지며, 더 바람직하게는 파이프와 연결 부재 사이에는 어떠한 추가적인 시일 요소가 형성 또는 배치되지 않는다. 그 결과, 제조 비용이 낮게 된다.
본 발명에 따르면, 상기 제1 재료 및 제2 재료는 동일하거나 상이할 수 있다. 제1 재료로서는 예를 들어 PA 666, PA 66, PPA, 및 PA 12 가 적합하다. 제2 재료로서는 예를 들어 PPA 와 PA 12 가 고려된다.
보다 구체적인 실시예에 따르면, 상기 파이프 재킷의 제1 파이프 단부가 상기 연결 피스의 정지부에 맞닿는다. 그 결과, 끼움(fitting)이 신뢰성있게 수행될 수 있고, 끼움 동안에 상기 제1 파이프 단부의 길이방향 압축이 가능하다.
특정의 실시예에서, 상기 연결 피스는 정지부를 구비하고, 상기 정지부의 제1 재료는 접합 연결부에 의하여 제1 파이프 단부의 제2 재료에 연결된다. 그 결과, 가능한 접합 연결부의 면적이 증가하고, 높은 인장 강도, 높은 비틀림 강도, 및 낮은 누설율이 얻어질 수 있다.
선택적인 구성으로서, 상기 연결 피스는 주변 칼라를 포함하는데, 상기 연결 피스의 주변 표면과 상기 주변 칼라 사이에는 제1 파이프 단부가 안으로 돌출하는 고리형 간극이 형성된다. 이를 위하여, 상기 고리형 간극은 길이방향으로 그리고 파이프 재킷의 방향으로 개방되도록 구성되어야 한다. 따라서 상기 고리형 간극은 고리형 홈으로 호칭될 수도 있다. 상기 주변 칼라로 인하여, 예를 들어 용접부인 상기 접합 연결부를 상기 고리형 간극 안에서 압축시킬 수 있는데, 이것은 강도 증가로 귀결된다. 또한, 상기 주변 칼라는 상기 제1 재료 및/또는 제2 재료가 용융되는 때에 용융된 재료가 밖으로 넘침을 방지한다. 따라서 상기 파이프 장치는 기술적으로 깔끔한 외관을 가지며 미관에 관한 요구를 충족시킨다.
바람직하게는 상기 제1 파이프 단부가 연결 피스의 주변 표면으로 밀어지기 전에 상기 고리형 간극은 제1 파이프 단부의 벽 두께보다 큰 폭을 갖는다. 여기에서 파이프 재킷이 주름형 내측 표면 및/또는 주름형 외측 표면을 갖는 경우에 상기 벽 두께는 최소 내측 직경으로부터 최대 외측 직경까지의 거리로 결정된다. 따라서, 상기 파이프의 단부가 연결 피스로 밀어지는 때에 상기 주변 칼라가 처음부터 장애물이 되지 않는다.
선택적인 실시예에 따르면, 주변 칼라의 제1 재료는 접합 연결부에 의하여 제1 파이프 단부의 제2 재료에 연결된다. 그 결과, 가능한 접합 연결부의 면적이 증가되고, 높은 인장 강도, 높은 비틀림 강도, 및 낮은 누설율이 얻어질 수 있다.
유리하게는, 상기 주변 칼라에 실질적으로 원통형인 내측 표면이 구비되게 형성할 수 있다. 그 결과, 상기 고리형 간극의 간편한 디몰딩(demolding) 또는 생성이 가능하게 된다. "실질적으로"라는 표현은 적어도 구배(draft angle)와 리드-인 모따기부를 포함하기 때문에 사용되었다.
또한 상기 주변 칼라에 적어도 하나의 구멍이 형성될 수 있는데, 이 구멍들은 주변 칼라의 주변부에 걸쳐서 분포되는 것이 바람직하다. 그 결과, 상기 파이프의 단부가 고리형 간극 안으로 삽입되는 때에 고리형 간극으로부터 공기 또는 기체가 이탈할 수 있게 된다.
바람직한 실시예에 따르면, 제1 재료와 제2 재료 사이의 접합 연결부(또는 접합 연결부들 또는 연결 영역들)는 제1 재료의 용융 및 경화 및/또는 제2 재료의 용융 및 경화에 의해 형성된다. 이로 인하여 안정인 연결이 생성된다. 예를 들어, 접합 연결부와 조합된 접합력을 얻기 위하여, 한 지의 재료만이 용융되어 다른 구성요소, 즉 파이프 또는 연결 부재에 스며들도록 함이 가능하다. 추가적으로 접합의 변형예가 가능한데, 접합 연결부(또는 접합 연결부들 또는 연결 영역들)에 있는 제1 재료 및 제2 재료가 서로에 대해 침투하고 그리고/또는 서로에 대해 확산 및/또는 혼합되도록 하는 것이 가능하다. 제1 재료와 제2 재료가 용융되고 동시에 경화되는 때에 특히 견고하고 밀봉된 연결이 얻어진다.
특정 변형예에서는, 제1 재료와 제2 재료 간의 접합 연결부가 스핀 웰딩(spin welding)에 의하여 생성된다. 이것은 저렴하며 신뢰성있는 접합 방법이다. 제품에서의 스핀 웰딩의 이용 여부는 접합 영역에서의 휘감는 형태의 미세구조(winding microstructures)에 의해 검출될 수 있다. 스핀 웰딩은, 바람직하게는 회전대칭인 제1 물체를 바람직하게는 회전대칭인 제2 물체에 접합시키는 방법을 의미하는 것으로 이해되어야 할 것인데, 여기에서 제1 물체와 제2 물체 간의 상대적 회전은 접합 동안에 이루어진다. 대부분이 경우, 이를 위하여 두 가지 물체 중 하나만이 회전되고, 다른 물체는 회전되지 않는다. 상대적 회전 동안에는, 제1 물체와 제2 물체 사이에 마찰 그리고 이에 따른 마찰 열이 발생되며, 이로 인하여 용융이 일어난다. 상기 발생된 마찰 열은 상기 두 개의 물체 간의 압축력에 의해서도 크게 영향을 받을 수 있다. 경화를 위해서는, 상기 상대적 회전이 정지된다. 경화는 냉각 수단에 의하여 가속될 수 있다. 본 발명의 경우, 파이프를 제 위치에 고정시키고 연결 부재를 회전시키는 것이 바람직하다.
파이프 장치의 제1 변형예에서, 상기 파이프 재킷의 제1 파이프 단부는, 연결 피스의 주변 표면으로 밀어지기 전에, 원통형 내측 표면 및 원통형 외측 표면을 갖는다. 이와 같은 형태는, 특히 매끄러운 파이프 또는 적어도 매끄러운 파이프 연결 피스를 사용하는 경우를 위해 의도된 것이다.
연결부의 강도 증가는 특히, 파이프 재킷의 제1 파이프 단부가 연결 피스에 밀어지고 선택적으로는 연결 피스의 정지부에 부딪친 결과로서 굽혀짐(turning down)에 의해 얻어질 수 있다. 이와 같은 굽혀짐은 접촉 면적, 그리고 이에 따라 접합 연결부의 면적을 증가시킨다. 선택적인 주변 칼라를 구비한 접합 연결부도 상기 굽혀짐에 의하여 얻어질 수 있다.
제2 변형예에서, 상기 파이프 재킷의 제1 파이프 단부는, 연결 피스의 주변 표면으로 밀어지기 전에, 주름형 내측 표면 및/또는 주름형 외측 표면을 갖는다. 이와 같은 형태는, 특히 매끄러운 파이프 연결 피스가 없는 주름 파이프(매끄러운 파이프보다 높은 굽힘 탄성을 가짐)를 사용하는 경우를 위해 의도된 것이다.
원칙적으로, 다른 형태의 파이프도 제1 변형예 및 제2 변형예에서 고려될 수 있다. 예를 들어, 파이프 재킷은 제1 파이프 단부에 인접한 위치에서 원통형 내측 표면 및/또는 원통형 외측 표면을 갖는 것이거나, 또는 제1 파이프 단부에 인접한 위치에서 주름형 내측 표면 및/또는 주름형 외측 표면을 갖는 것일 수 있다. 따라서, 주름 파이프의 형태를 가진 제1 파이프 단부를 구비한 매끄러운 파이프의 경우에서는 물론, 바람직하게는 원통형인 매끄러운 파이프 연결 피스를 가진 제1 파이프 단부를 구비한 주름 파이프의 경우에서도 연결이 가능하다.
매끄러운 영역이 없는, 무한으로 압출되는 주름 파이프가 사용되는 경우에서 최대의 경제적 장점이 얻어진다. 이 변형예에서는, 연결 부재의 바로 다음에 파이프의 굽힘부를 파이프에 통합시킬 수도 있다. 따라서 설치 공간이 상대적으로 적게 필요하게 된다.
주름 파이프의 경우, 고점부들과 저점부들은 내측 표면 및/또는 외측 표면에서 파이프 재킷에 의해 형성된다. 이와 같은 파이프는 임의의 요망되는 길이로 절단되어 연결 부재에 연결될 수 있다.
특정의 파이프 장치에 따르면, 제1 파이프 단부가 (연결 피스의) 주변 표면으로 밀어진 이후에, 제1 파이프 단부에 있는 주름형 내측 표면 및/또는 주름형 외측 표면의 고점부 거리 및/또는 저점부 거리는 짧아진다. 이것은 주름 파이프가 밀어짐으로 인한 압축의 결과이다. 따라서, 접합 연결부를 형성하기 위한 접촉 면적이 증가한다. 선택적인 주변 칼라와의 조합에 의하면, 상기 압축으로 인해서 외측의 고점부들이 주변 칼라의 내측부와 접촉하게 될 수 있다. 이로 인하여 상기 주변 표면의 영역에서의 압력이 증가되는데, 이로 인하여 더 많은 마찰 열이 생성되기 때문에, 이것은 선택적인 스핀 웰딩의 경우에 특히 유리한 효과를 낳는다. 또한, 그 압력은, 선택적인 스핀 웰딩의 경우에 제1 파이프 단부와 상기 주변 칼라의 내측부 사이에 접합 연결부가 형성되기에 충분할 수도 있다.
나아가, 특정 실시예에서는, 상기 연결 피스의 주변 표면의 적어도 일부분은, 제1 개구로부터 시작하여 그리고 제1 개구로부터의 거리가 증가함에 따라서, 최소 직경으로부터 최대 직경까지 폭이 증가한다. 한편, 리드-인 모따기부에 의하여 상기 파이프의 간편한 끼움이 가능하게 된다. 또한, 상기 리드-인 모따기부에 의하여 상기 파이프 재킷의 내측 벽에 압축력이 가해질 수 있다. 이것은 선택적인 스핀 웰딩의 경우에 밀착성을 증가시키며, 파이프 재킷 내에서의 반경방향 응력으로 인하여 마찰 열이 증가됨을 가능하게 한다. 특히 이것은, 상기 최소 직경이 파이프 재킷의 내측 표면의 직경보다 작고 상기 최대 직경이 파이프 재킷의 내측 표면의 직경보다 큰 특정 형태에서 얻어질 수 있다.
사용의 현장에 따라서는, 연결 부재의 형태가 고려되는바, 연결 부재의 제1 개구와 제2 개구 사이의 관통 채널은 직선형이거나 또는 바람직하게는 적어도 10도이고 바람직하게는 180도 미만인 방향 변화를 갖는 것일 수 있다. 10도 미만의 방향 변화는, 바람직하게는 연결 피스 뒤에서 파이프를 굽힘으로써 형성될 수 있다. 그러므로, 이와 같은 작은 방향 변화를 위해서는 특별히 준비된 연결 부재가 필요하지 않게 되는 경향이 있다. 파이프의 10도 이상의 방향 변화를 위하여는 상기 연결 부재가 굽혀진 형태를 갖는 것이 바람직하며, 이 경우에는 전술된 바와 같이 연결 부재의 제1 개구와 제2 개구 사이의 관통 채널이 적어도 10도이고 바람직하게는 180도 미만인 방향 변화를 갖는다. 이 때, 상기 방향 변화의 각도는 상기 연결 부재의 중심축에 의해 정의되는 것으로서, 상기 연결 부재가 굽혀진 형태를 가질 때 상기 중심축의 두 개의 직선형 부분들 사이에 형성되는 각도이다.
특정의 형태에서는, 상기 연결 부재가 제2 개구의 영역에 연결 대상물의 상호잠식식 부착을 위한 결합 요소를 포함한다. 상기 연결 부재에 의하여, 파이프는 예를 들어 다른 파이프, 용기, 하우징, 펌프, 등과 같은 연결 대상물에 간편한 방식으로 연결될 수 있다. 바람직하게는 상기 결합 요소가 걸림 요소(latching element)를 포함한다. 따라서 간편하고 확고한 연결이 가능하게 된다. 액체-밀봉 및/또는 기체-밀봉 또는 유체 밀봉과 함께 해제가능한 연결을 달성하기 위해서, 제2 개구의 영역에 시일 표면이 형성되고 그리고/또는 시일 링이 배치되어야 한다. 만일 연결 부재가 제2 개구의 영역에서 플러그 유형 결합부(plug-type coupling) 또는 플러그 형태를 갖는 것이라면, 간편한 끼움이 가능하다.
추가적인 본 발명의 특징들, 상세사항들, 및 장점들은 하기의 첨부 도면들을 참조로 하는 예시적인 실시예에 관한 아래의 상세한 설명과 청구범위의 기재로부터 명확히 이해될 것이다.
도 1 에는 매끄러운 단부-피스(end-piece)가 없는 주름 파이프(corrugated pipe)와 연결 부재를 구비한 파이프 장치의 종단면도가 도시되어 있다.
도 2 에는 매끄러운 단부-피스를 가진 주름 파이프와 연결 부재를 구비한 파이프 장치의 종단면도가 도시되어 있다.
도 3 에는 연결 부재의 사시도가 도시되어 있다.
도 1 및 도 2 각각에는 주름 파이프인 파이프(10)와 연결 부재(20)를 구비한(또는 상기 파이프(10)와 연결 부재(20) 간의 파이프 연결부를 구비한) 파이프 장치(1)의 종단면도가 도시되어 있다. 또한, 도 3 에는 상기 연결 부재(20)의 사시도가 도시되어 있다.
도 1 내지 도 3 에 도시된 연결 부재(20)에는 관통 채널(21)이 형성되어 있고, 상기 관통 채널(21)은 제1 개구(23)를 가진 연결 피스(22)로부터 제2 개구(24)까지 연장된다. 상기 관통 채널(21)은 직선형인바, 즉 관통 채널(21)의 방향이 변화하지 않는다. 연결 피스(22)에는 주변 표면(25), 정지부(26), 및 주변 칼라(27)가 구비된다. 상기 연결 피스(22)의 주변 칼라(27)와 주변 표면(25) 사이에는 고리형 간극(28)이 형성된다. 상기 고리형 간극(28)은 관통 채널(21)의 종방향으로 그리고 제1 개구(23)의 방향으로 개방되어 있다. 주변 칼라(27)는 원통형 내측 표면(29) 및 리드-인 모따기부(lead-in chamfer)를 구비한다. 또한, 주변 칼라(27)에는 구멍(30)들이 형성되는데, 이 구멍들은 주변 칼라(27)의 주변부에 걸쳐서 분포한다. 도 3 에서 잘 알 수 있는 바와 같이, 상기 구멍(30)들은 다양한 형상을 갖는다. 연결 피스(22)의 주변 표면(25)의 일부분은, 제1 개구(23)로부터 시작하여 그리고 제1 개구(23)로부터의 거리가 증가함에 따라서, 최소 직경(D1)으로부터 최대 직경(D2)까지 폭이 증가한다.
또한, 연결 부재(20)는 연결 대상물(40)의 상호잠금 부착을 위하여 제2 개구(24)의 영역에 결합 요소(32)를 구비한다. 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 결합 요소(32) 및 연결 대상물(40) 각각은 언더컷(undercut)을 구비하는바, 이 언더컷들은 서로 결합된다. 연결 부재(20)의 걸림 고정 링(latching fixing ring)에 의하여 고정이 잠금(lock) 및 해제될 수 있다. 제2 개구(24)의 영역에서, 연결 부재(20)에는 시일 안착부(seal seat)가 형성되는바, 여기에 시일 링(31)이 배치된다. 상기 시일 링은 연결 대상물(40)의 시일 표면에 대응된다. 연결 부재(20)는 제2 개구(24)의 영역에서 연결 대상물(40) 안으로 돌출될 수 있으며, 따라서 이것이 플러그(plug)로 호칭될 수 있다.
파이프(10)는 도 1 및 도 2 에만 도시되어 있으며 도 3 에는 도시되어 있지 않다. 파이프(10)는 내측 표면(12) 및 외측 표면(13)을 구비한 파이프 재킷(11)을 포함하고, 유동 채널(14)을 한정한다. 파이프 재킷(11)에는 연결 부재(20)의 연결 피스(22) 상에 안착되는 제1 파이프 단부(15)가 형성된다. 따라서, 제1 파이프 단부(15)는 연결 피스(22)의 주변 표면(25)과 주변 칼라(27) 사이에 있는 고리형 간극(28) 안으로 돌출된다.
연결 피스(22) 및 연결 부재(20)의 나머지 부분은 제1 재료(M1)로 만들어지고, 제1 파이프 단부(15) 및 파이프 재킷(11)의 나머지 부분은 제2 재료(M2)로 만들어진다. 파이프 재킷(11)의 내측 표면(12)과 연결 피스(22)의 주변 표면(25) 사이의 접족 영역에는 제1 재료(M1)와 제2 재료(M2) 간의 접합 연결부(bonded connection)가 형성되는바, 즉 여기에는 접착제 등과 같은 다른 추가적인 재료가 없다. 제1 재료(M1)와 제2 재료(M2)는 동일하거나 상이할 수 있다. 연결 피스(22)와 제1 파이프 단부(15)는 접합되며, 일체로 형성되지 않는다.
파이프 재킷(11)의 제1 파이프 단부(15)는 연결 피스(22)의 정지부(26)에 맞닿는다. 정지부(26)의 제1 재료(M1)와 제1 파이프 단부(15)의 제2 재료(M2)는 여기에서도 접합 연결부에 의하여 연결된다. 또한, 주변 슬리브(27)의 제1 재료(M1)는 접합 연결부에 의하여 제1 파이프 단부(15)의 제2 재료(M2)에 연결된다.
상기 접합 연결부로 인하여, 인장 강도가 우수한 연결부가 형성되는바, 이것은 회전방향으로 고정되고, 액체-밀봉(liquid-tight) 및/또는 기체-밀봉(gas-tight)의 기능, 또는 유체-밀봉(tensile strength)의 기능을 갖는다. 파이프(10)와 연결 부재(20) 사이에는 어떠한 추가적인 시일 요소가 형성 또는 배치되지 않는다.
제1 재료(M1)와 제2 재료(M2) 사이의 접합 연결부(또는 접합 연결부들 또는 연결 영역들)은 제1 재료(M1)의 용융 및 경화 및/또는 제2 재료(M2)의 용융 및 경화에 의해 생성될 수 있다. 이것은 스핀 웰딩(spin welding)에 의하여 수행되는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 주변 표면(25)는 회전대칭적인 형태를 가지며, 제1 파이프 단부(15)는 둥근 형태를 갖는다. 또한, 연결 피스(22)의 주변 표면(25)에 밀어 넣어지기 전의 고리형 간극(28)은 제1 파이프 단부(15)의 벽 두께보다 큰 폭을 갖는다. 도 1 에 도시된 파이프 재킷(11)의 주름형 외측 표면(13) 및 주름형 내측 표면(12)의 경우, 벽 두께는 최소의 내측 직경으로부터 최대의 외측 직경까지로 측정되어 결정된다. 주변 표면(25)의 최소 직경(D1)은 파이프 재킷(11)의 내측 표면(12)의 최소 직경(D3)보다 작고, 주변 표면(25)의 최대 직경(D2)은 파이프 재킷(11)의 내측 표면(12)의 최소 직경(D3)보다 크다. 그 결과, 제1 파이프 단부(15)가 연결 피스(22)에 밀어 넣어지는 때에 폭이 넓어지며, 이 때 파이프(10)가 연결 부재(20)에 대해 상대적으로 회전된다. 이것은 파이프 재킷(11)의 반경방향 응력과 주변 표면(25)과의 접촉 영역에서의 마찰 열을 증가시킨다. 바람직하게는, 파이프(10)가 회전방향으로 고정되고, 연결 부재(20)가 회전된다. 마찰 열에 의하여, 제1 재료(M1) 및/또는 제2 재료(M2)가 용융된다.
제1 파이프 단부(15)가 밀어 넣어짐에 따라서 정지부(26)에 부딪치자마자, 제1 파이프 단부(15)가 압축된다. 그 결과, 제1 파이프 단부(15)도 주변 칼라(27)의 원통형 내측 표면(29)과 접촉하게 되고 마찰 열이 발생되는바, 이 마찰 열은 제1 재료(M1) 및/또는 제2 재료(M2)를 용융시키는데 이용될 수 있다. 즉, 상기 제1 파이프 단부(15)의 외측 표면(13)도 상기 주변 칼라(27)의 내측 표면(29)과 접촉하게 되며, 상기 주변 칼라의 제1 재료(M1)는 접합 연결부에 의하여 상기 제1 파이프 단부의 제2 재료(M2)에 연결된다.
상대적 회전이 멈추자마자, 제1 재료(M1) 및 제2 재료(M2)는 고화되기 시작하고 접합 연결부가 형성된다.
도 1 을 참조하면, 파이프 재킷(11)의 제1 파이프 단부(15)는 연결 피스(22)의 주변 표면(25)에 밀어지기 전에 주름형 내측 표면(12)과 주름형 외측 표면(13)을 구비하였다. 구체적으로, 전체적으로는 파이프 재킷(11)이 내측 표면(12)과 외측 표면(13)에 고점부들(16, 17)과 저점부들(18, 19)을 구비한 주름 파이프이다. 접촉 영역으로부터 멀리에서, 파이프 재킷(11)은 끼움 이후에도 고점부들(16, 17) 사이의 고점부 거리(A)와 저점부들(18, 19) 사이의 저점부 거리(B)를 유지한다. 한편, 주름형 내측 표면(12)과 주름형 외측 표면(13)은 제1 파이프 단부(15)가 밀어 넣어진 이후에 짧아진 고점부 거리(A) 및 저점부 거리(B)를 갖는다. 상기 고점부들(16, 17)과 저점부들(18, 19)은 하모니카 방식으로 압축된다. 만일 충분한 마찰 열이 존재한다면, 고점부들(16, 17)의 측방부들 사이에, 즉 제2 재료(M2)로 만들어진 상이한 영역들 사이에 접합 연결부가 생성된다.
도 2 에 도시된 실시예에서, 파이프 재킷(11)의 제1 파이프 단부(15)는 연결 피스(22)의 주변 표면(25)에 밀어지기 전에 원통형 내측 표면(12)과 원통형 외측 표면(13)을 구비하였다. 제1 파이프 단부(15)는 밀어진 결과로서 변형되고 가열된다. 그것은 주변 표면(25)에 대해 놓인 제1 부분에 걸쳐서 폭이 넓어지고, 제2 부분에서 주변 표면(25)으로부터 이격되어 들리며, 그 다음에 연결 피스(22)의 정지부(26)에 맞닿아 제1 파이프 단부(15)의 단부에서 내향으로 되돌려지거나 또는 내측으로 말린다.
파이프 재킷(11)은 제1 파이프 단부(15)에 인접한 위치에 주름형 내측 표면(12) 및 주름형 외측 표면(13)을 구비한다. 구체적으로, 파이프 재킷(11)은, 단부에 매끄러운 말단 연결 피스를 구비한 주름 파이프이다. 고점부들(16, 17)은 정해진 고점부 거리(A)를 가지고, 저점부들(18, 19)은 정해진 저점부 거리(B)를 갖는다.
본 발명은 위에서 설명된 실시예들 중 하나에 국한되는 것이 아니고, 많은 다양한 방식으로 변형될 수 있다. 구조적 상세사항, 공간적 배치, 및 방법의 단계들을 포함하여, 청구범위, 상세한 설명, 및 도면에 기재된 특징들 및 장점들 모두는 그 자체로서는 물론 매우 다양한 조합의 형태로서 본 발명의 근간이 될 수 있다.
1: 파이프 장치(pipe device)
10: 파이프
11: 파이프 재킷(pipe jacket)
12: (파이프 재킷의) 내측 표면
13: (파이프 재킷의) 외측 표면
14: 유동 채널
15: 제1 파이프 단부
16: (내측 표면의) 고점부(peak)
17: (외측 표면의) 고점부
18: (내측 표면의) 저점부(trough)
19: (외측 표면의) 저점부
20: 연결 부재
21: 관통 채널(through-channel)
22: 연결 피스(connection piece)
23: 제1 개구
24: 제2 개구
25: (연결 피스의) 주변 표면(peripheral surface)
26: (연결 피스의) 정지부(stop)
27: 주변 칼라(peripheral collar)
28: 고리형 간극(annular gap)
29: (주변 칼라의) 내측 표면
30: 구멍
31: 시일 링(sealing ring)
32: 결합 요소(coupling element)
40: 연결 대상물(connection object)
A: 고점부 거리
B: 저점부 거리
D1: (주변 표면의) 최소 직경
D2: (주변 표면의) 최대 직경
D3: (파이프 재킷의 내측 표면의) 직경
M1: (연결 피스의) 제1 재료
M2: (제1 파이프 단부의) 제2 재료

Claims (13)

  1. 파이프(10) 및 연결 부재(20)를 구비한 파이프 장치(1)로서,
    상기 파이프(10)는, 내측 표면(12) 및 외측 표면(13)을 구비한 파이프 재킷(11)을 포함하고, 유동 채널(14)을 한정하며,
    상기 연결 부재(20)에는 관통 채널(21)이 형성되고, 상기 관통 채널(21)은, 제1 재료(M1)로 만들어지고 제1 개구(23)를 가진 연결 피스(22)로부터 제2 개구(24)까지 연장되며,
    상기 파이프 재킷(11)은 제2 재료(M2)로 만들어진 제1 파이프 단부(15)에 의하여 연결 피스(22)에 안착되고,
    상기 파이프 재킷(11)의 내측 표면(12)과 상기 연결 피스(22)의 주변 표면(25) 사이의 접촉 영역에, 제1 재료(M1)와 제2 재료(M2) 간의 접합 연결부가 형성되며,
    상기 연결 피스(22)는 주변 칼라(27)를 포함하고, 상기 주변 칼라는 적어도 하나의 구멍을 포함하며, 상기 구멍은 상기 주변 칼라의 주변부에 걸쳐 분포하고, 상기 연결 피스(22)의 주변 표면(25)과 주변 칼라(27) 사이에는 제1 파이프 단부(15)가 돌출하여 들어가는 고리형 간극(28)이 형성되며,
    상기 제1 파이프 단부(15)는, 연결 피스(22)의 주변 표면(25)으로 밀어지기 전에 주름형 내측 표면(12) 및 주름형 외측 표면(13)을 가지고,
    상기 제1 파이프 단부(15)의 외측 표면(13)은 상기 주변 칼라(27)의 내측 표면(29)과 접촉하게 되며, 상기 주변 칼라의 제1 재료(M1)는 접합 연결부에 의하여 상기 제1 파이프 단부의 제2 재료(M2)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 파이프 장치(1).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결 피스(22)는 정지부(26)를 포함하고, 상기 정지부(26)의 제1 재료(M1)는 접합 연결부에 의하여 제1 파이프 단부(15)의 제2 재료(M2)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 파이프 장치(1).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 주변 칼라(27)의 제1 재료(M1)는 접합 연결부에 의하여 제1 파이프 단부(15)의 제2 재료(M2)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 파이프 장치(1).
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 재료(M1)와 제2 재료(M2) 사이의 접합 연결부는 제1 재료(M1)의 용융 및 경화 및/또는 제2 재료(M2)의 용융 및 경화에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 파이프 장치(1).
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 재료(M1)와 제2 재료(M2) 사이의 접합 연결부는 스핀 웰딩(spin welding)에 의하여 생성되는 것을 특징으로 하는, 파이프 장치(1).
  6. 제1항에 있어서,
    상기 주름형 내측 표면(12) 및/또는 주름형 외측 표면(13)은, 제1 파이프 단부(15)가 연결 피스(22)의 주변 표면(25)에 밀어진 이후에, 제1 파이프 단부(15)에서 짧아진 고점부 거리(A) 및/또는 저점부 거리(B)를 갖는 것을 특징으로 하는, 파이프 장치(1).
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연결 피스(22)의 주변 표면(25)의 적어도 일부분은, 제1 개구(23)로부터 시작하여 그리고 제1 개구(23)로부터의 거리가 증가함에 따라서, 최소 직경(D1)으로부터 최대 직경(D2)까지 폭이 증가하는 것을 특징으로 하는, 파이프 장치(1).
  8. 제7항에 있어서,
    상기 최소 직경(D1)은 파이프 재킷(11)의 내측 표면(12)의 직경(D3)보다 작고, 상기 최대 직경(D2)은 파이프 재킷(11)의 내측 표면(12)의 직경(D3)보다 큰 것을 특징으로 하는, 파이프 장치(1).
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연결 부재(20)의 제1 개구(23)와 제2 개구(24) 사이에 있는 관통 채널(21)은 직선형이거나, 또는 적어도 10도이고 180도 미만인 방향 변화를 가지며,
    상기 방향 변화의 각도는 상기 연결 부재(20)의 중심축에 의해 정의되는 것으로서, 상기 연결 부재가 굽혀진 형태를 갖도록 형성된 경우에 상기 중심축의 두 개의 직선형 부분들 사이에 형성되는 각도인 것을 특징으로 하는, 파이프 장치(1).
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연결 부재(20)는 제2 개구(24)의 영역에, 연결 대상물의 상호잠금 부착(interlocking attachment)을 위한 결합 요소(32)를 구비한 것을 특징으로 하는, 파이프 장치(1).
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