KR102564901B1 - 압력용기용 보스 유닛, 보스 유닛 체결용 가이드 렌치 및 이를 압력용기 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 길이 방향으로 연장되어 내측에 중공이 형성되며 유체의 통로를 제공하는 넥부; 상기 넥부 일단과 연결되며, 중심부위에 상기 중공과 연통되는 체결홀이 형성되고, 상기 넥부의 외경 보다 확장된 테두리가 구비되며, 상기 테두리 내측에 단차로 인한 안착면이 형성되는 받침부; 상기 넥부 타단과 연결되며 반경 방향 외측으로 연장되는 날개부; 및 원통형으로 양단이 개방되며 외주면에 스터드가 형성되며 상기 스터드 일단 외주면에 체결핀이 구비되어 상기 안착면에 안착되어 고정되는 어댑터부;를 포함하는 보스 유닛을 제공한다.

Description

압력용기용 보스 유닛, 보스 유닛 체결용 가이드 렌치 및 이를 압력용기 제조방법{BOSS UNIT FOR HIGH PRESSURE VESSEL, GUIDING WRENCH FOR FASTENING AND MANUFACTURING METHOD FOR PRESSURE VESSEL USING THE SAME}

본 발명은 압력용기용 보스 유닛, 보스 유닛 체결용 가이드 렌치 및 이를 이용한 압력용기의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 보스 일단에서 연결용 어댑터와 체결가능한 압력용기용 보스 유닛, 보스 유닛용 체결 가이드 및 이를 이용한 보스 유닛 체결방법에 관한 것이다.

일반적으로 타입IV 압력용기는 플라스틱 재질의 라이너와 메탈재질의 보스가 접합되어 있는 원통형 구조에 탄소섬유에 에폭시가 함침되어 있는 섬유를 와인딩하여 제작된다.

라이너의 경량화를 위한 소재는 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지와 같은 플라스틱 재질로 제작되고, 복합재료층은 강도유지를 위해 카본섬유 또는 유리섬유가 에폭시수지와 같은 고분자수지와 혼합되어서 라이너의 표면에 감싸여지도록 결합되고, 노즐 형태의 보스는 금속재질로 제작된 레귤레이터 또는 밸브와의 견고한 결합을 위해 금속성 재질로 제작되며, 레귤레이터 등과 연결되기 위해 연결용 어댑터(Adapter)가 추가된다.

도 1은 종래 돌출형 보스에 따른 플렌지와 상기 플렌지에 삽입되는 어댑터를 나타내는 보스 유닛을 상부에서 바라본 사시도이고, 도 2는 도1에 따른 보스 유닛의 측면도이다.

도 1및 2를 참조하면, 종래 압력용기(10)는 라이너(1) 일단에 구비되는 금속제 보스는 어댑터(3)와 체결을 용이하게 하기 위해 일단에 플렌지(2)가 연장된다. 상기 플렌지의 외주면에 다각면(2a)을 형성하여 렌치를 사용하여 보스를 우선 고정한 이후에 외주면 일부에 다각면(3a)이 형성된 어댑터(3)를 보스 일단에 체결한 후 어댑터에 체결된 렌치를 회전시켜 어댑터(3)를 보스에 단단하게 결합하게 된다.

종래에 보스에 어댑터(3)를 체결하는 경우에는 보스 고정용 및 어댑터 체결용 렌치가 각각 별도로 필요하며, 특히 어댑터(3)에 체결용 다각면(3a)을 형성하기 위해 라이너 상부로 일정하게 노출되어야 하기 때문에 각면의 길이만큼 라이너 길이 방향으로 내용적 확보가 불리하며, 보스를 고정한 이후에 수공구인 렌치를 이용하여 어댑(3)터를 체결하는 경우 정확한 토크를 부여할 수 없어서 기술자의 숙련도에 따라 어댑터 조립 품질이 결정되는 문제가 발생한다.

대한민국 공개특허공보 제10-2018-0108715호는 라이너에 보스와 상기 보스 내에 삽입되어 연결 계면을 형성하는 압력 용기 시스템을 개시하나 보스와 보스 어댑터 사이의 결합관계를 개선하여 압력용기의 내용적을 증가시키고, 어댑터의 체결의 정확성과 편의성을 증가시키는 구성은 개시되지 않는다.

본 발명의 목적은 라이너 일단에 배치되는 금속제 보스에 체결되는 어댑터의 구조를 개선하여 체결되는 어댑터가 보스 일단에서 돌출되는 돌출형 구조가 아닌 보스 일단의 내부에 어댑터가 삽입되어 체결되는 삽입형 구조를 가지는 보스 유닛을 제공하여 압력용기의 내용적을 증가시킴과 동시에 제조효율이 크게 증가한 보스 유닛을 제공하는데 있으며, 보스 유닛에 있어서 어댑터를 체결하기 위하여 두 개의 렌치와 같은 수공구에 의한 체결방법이 아닌 토크가 정밀하게 조절되는 가이드 렌치를 이용하여 한번에 보스에 어댑터를 체결할 수 있는 가이드 렌치를 제공하며, 이를 이용하여 압력용기를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

1.본 발명의 하나의 관점은 압력용기용 보스 유닛에 관한 것이다.

상기 보스 유닛은 길이 방향으로 연장되어 내측에 중공이 형성되며 유체의 통로를 제공하는 넥부;

상기 넥부 일단과 연결되며, 중심부위에 상기 중공과 연통되는 체결홀이 형성되고, 상기 넥부의 외경 보다 확장된 테두리가 구비되며, 상기 테두리 내측에 단차로 인한 안착면이 형성되는 받침부;

상기 넥부 타단과 연결되며 반경 방향 외측으로 연장되는 날개부; 및

원통형으로 양단이 개방되며 외주면에 스터드가 형성되며 상기 스터드 일단 외주면에 체결핀이 구비되어 상기 안착면에 안착되어 고정되는 어댑터부;를 포함한다.

2. 상기 1구체예에서, 상기 어댑터부는 일단에 구비되는 스터드와 상기 스터드 하부에서 연장되는 나사산을 포함할 수 있다.

3. 상기 2 구체예에서, 상기 나사산 일단에 복수개의 실링이 구비될 수 있다.

4. 상기 1 내지 3 중 어느 하나의 구체예에서, 상기 체결핀은 일정 간격으로 이격되며, 상기 체결핀에 가이드 렌치의 소켓부가 체결되어 상기 어댑터부를 회전시켜 상기 넥부에 상기 어댑터부가 결합될 수 있다.

5. 상기 4 구체예에서, 상기 체결핀은 복수개로 형성되며, 상기 체결핀은 상기 스터드 단면을 기준으로 방사 상으로 45˚내지 90˚ 로 이격되어 배치될 수 있다.

6. 상기 1 내지 5 중 어느 하나의 구체예에서, 상기 체결핀의 양단은 외주면에서 스터드 중심으로 갈수록 테이퍼지게 형성되며, 체결핀의 높이는 하기 수학식 1에 따라 결정될 수 있다.

[수학식 1]

Hi ≤ Ho

여기서 Hi는 스터드 하부에서 체결핀 상부까지 거리이며, Ho는 상기 테두리 내측의 단차의 깊이임.

7. 상기 1 내지 6 중 어느 하나의 구체예에서, 상기 받침부의 외주면은 다각의 면으로 형성될 수 있다.

8. 본 발명의 다른 관점은 상기 보스 유닛을 체결할 수 있는 가이드 렌치에 관한 것이다.

상기 가이드 렌치는 상기 보스 유닛의 어댑터부와 체결되는 척킹부가 구비되어 상기 어댑터부를 회전시키는 소켓;

상기 소켓 상단에서 연결되는 연결축;

상기 연결축이 중심에 체결되고 내측에 래칫이 형성된 하부받침;

상기 래칫에 치합되며 내측에 스프링이 구비된 상부받침;

상기 상부받침 외부에 배치되어 스프링을 가압을 조절하여 상기 하부받침과 상부받침의 체결 정도를 조절하는 토크조절레버;

상기 상부받침과 연결되며, 상기 상부받침을 일 방향으로 회전시키는 로드암; 및

상기 로드암 일단에 구비된 손잡이;를 포함한다.

9. 상기 8 구체예에서, 상기 척킹부는 테두리를 따라 복수개의 죠가 이격되어 방사 상으로 배치될 수 있다.

10. 상기 9 구체예에서, 상기 죠는 상기 소켓부의 평면을 기준으로 45˚ 내지 90˚ 로 이격되어 배치될 수 있다.

11. 상기 8 내지 10 중 어느 하나의 구체예에서, 손잡이는 상기 로드암의 길이를 조절할 수 있다.

12. 본 발명의 다른 관점은 보스 유닛을 포함하는 압력용기에 관한 것이다.

상기 압력용기는 상기 보스 유닛;

상기 보스 유닛의 날개부에 연결되며 내부에 유체 보관 공간이 형성된 라이너; 및

상기 보스 유닛과 라이너의 외주면에 와인딩되어 형성된 복합재층;을 포함한다.

13. 본 발명의 또 다른 관점은 보스 유닛을 포함하는 압력용기의 제조방법에 관한 것이다.

(a) 보스 유닛이 구비된 라이너를 준비하는 단계;

(b) 상기 라이너 외주면에 복합재 필라멘트를 와인딩 하여 복합재층을 형성하는 단계; 및

(c) 가이드렌치를 이용하여 상기 보스 유닛에 어댑터부를 체결하는 단계;를 포함한다.

14. 상기 13 구체예에서, (a) 단계에서, 상기 보스 유닛은 넥부와 상기 넥부 보다 직경이 증가된 받침부가 형성되어 상기 받침부 상에 상기 어댑터의 체결핀이 안착될 수 있다.

15. 상기 13 또는 14 구체예에서, 상기 (c) 단계에서, 상기 가이드렌치는 상기 체결핀에 체결되는 죠를 구비하며, 토크조절레버의 작동에 따라 토크가 조절되어 상기 어댑터의 체결 강도를 제한할 수 있다.

본 발명에 따른 보스 유닛은 보스 몸체에 어댑터부를 조립하기 위한 돌출구조가 필요하지 않고, 어댑터부를 체결하기 위한 보스의 돌출구조가 배제되어 라이너의 길이 방향으로 내용적을 확보하기 유리하며, 상기 보스 유닛은 구조에 따라 형성된 소켓을 구비하는 가이드 렌치는 어댑터부 체결 시 토크가 조절되어 보스와 어댑터부의 파손을 효과적으로 방지할 수 있고, 상기 보스 유닛이 구비된 압력용기는 내용적이 증가되어 제조 효율이 증가되며 어댑터부와 안정적으로 체결될 수 있으며, 본 발명의 다른 관점에 따른 압력용기 제조방법은 상기 보스 유닛을 포함하는 압력용기 제조 시 두 개의 렌치를 이용하여 어댑터부를 체결하는 단계가 배제되어 제조 공수가 크게 감소되고 어댑터부 체결 시 발생되는 제조불량을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

도 1은 종래 라이너와 보스에 어댑터가 체결된 상태를 나타낸 압력용기 사시도이다.
도 2는 도 1에 따른 보스와 어댑터의 결합을 나타낸 측면도이다.
도 3은 본 발명의 한 구체예에 따른 보스 유닛의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에 따른 보스 유닛을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 구체예에 따른 보스 유닛을 포함하는 압력용기의 사시도이다.
도 6은 도 5의 I-I 선에 따른 측단면도이다.
도 7은 도 5의 II-II 선에 따른 측단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 관점에 따른 가이드 렌치의 분해 사시도이다.
도 9는 도 8에 따른 가이드 렌치의 소켓부의 평면도 및 측면도이다.
도 10은 도 8에 따른 가이드 렌치의 보스 유닛과 체결을 나타낸 사용상태도이다.
도 11은 종래 보스 몸체가 노출되는 경우 어댑터의 체결상태를 나타낸 측단면도이다.
도 12은 도 8에 따른 가이드 렌치가 보스 유닛에 체결된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 13은 본 발명의 다른 관점에 따른 보스 유닛을 포함하는 압력용기의 제조방법의 공정 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기 도면은 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 제공되는 것일 뿐, 본 발명이 하기 도면에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수 있다.

'상부', '상면', '하부', '하면' 등과 같은 위치 관계는 도면을 기준으로 기재된 것일 뿐, 절대적인 위치 관계를 나타내는 것은 아니다. 즉, 관찰하는 위치에 따라, '상부'와 '하부' 또는 '상면'과 '하면'의 위치가 서로 변경될 수 있다.

본 명세서에서, 수치범위를 나타내는 "a 내지 b"는 "≥a 이고 ≤b"으로 정의한다.

이하, 도면을 참조하면, 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 한 구체예에 따른 보스 유닛의 분해 사시도이며, 도 4는 도 3에 따른 보스 유닛을 나타내는 사시도이고, 도 5는 본 발명의 다른 구체예에 따른 보스 유닛을 포함하는 압력용기의 사시도이며, 도 6은 도 5의 I-I 선에 따른 측단면도이고, 도 7은 도 5의 II-II 선에 따른 측단면도이다.

도 3 내지 7를 참조하면, 본 발명의 한 구체예에 따른 보스 유닛(1000)은 넥부(200), 받침부(300), 날개부(400) 및 어댑터부(100)를 포함한다.

상기 넥부(200)는 길이 방향으로 연장되어 내측에 중공이 형성되어 유체의 통로를 제공한다. 상기 넥부(200)가 구비되어 상기 넥부(200)를 중심으로 복합재를 와인딩하여 복합재층(600)이 형성될 수 있다.

상기 넥부(200), 받침부(300) 및 날개부(400)는 보스 몸체를 형성하며, 금속제로 일체로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 받침부(300)는 상기 넥부(200) 일단과 연결되며, 중심부위에 상기 중공과 연통되는 체결홀(310)이 형성되고, 상기 넥부(200)의 외경 보다 확장된 테두리(320)가 구비되며, 상기 테두리(320) 내측에 단차로 인한 안착면(330)이 형성된다.

상기 받침부(300)는 상기 넥부(200)의 외경 보다 확장된 테두리(320)가 구비되어 어댑터부(100) 체결 시 상기 어댑터부(100)에 구비된 체결핀(111)이 상기 받침부(300) 내측에 안착될 수 있도록 하고, 상기 체결핀(111)이 외부로 노출되지 않도록 하여 상기 받침부(300)에 상기 어댑터부(100)를 안정적으로 체결할 수 있도록 한다.

상기 안착면(330)은 상기 테두리(320) 내측에 단차로 인하여 형성되어 상기 안착면(330)은 체결핀(111)이 안착될 수 있는 공간을 제공한다.

상기 안착면(330)이 형성되지 않는 경우에는 상기 체결핀(111)이 외부로 노출되어 상기 어댑터부(100)가 상기 받침부(300)에서 단단하게 고정되지 못하고 외부의 압력에 의해 체결핀(111)이 역방향으로 회전하여 상기 어댑터부(100)가 보스 몸체로부터 이탈할 우려가 있다.

상기 날개부(400)는 상기 넥부(200) 일단과 연결되며 반경 방향 외측으로 연장된다.

상기 날개부(400)는 반경 방향 외측으로 연장되어 라이너(500)가 융착되어 결합되기 매우 용이하며, 상기 보스 유닛(1000)을 금형에 배치하여 사출 성형하는 방법으로 라이너(500)와 용이하게 결합시킬 수 있다.

한편 상기 어댑터부(100)는 원통형으로 양단이 개방되며 외주면에 스터드(110)가 형성되며, 상기 스터드(110) 일단 외주면에 체결핀(111)이 구비되어 상기 안착면(330)에 안착되어 고정된다.

상기 어댑터부(100)는 원통형으로 양단이 개방되기 때문에 내측에 연통홀(140)이 형성되며, 상기 연통홀(140)은 상기 체결홀(310)과 함께 유체가 유동할 수 있는 공간을 제공할 수 있다.

상기 어댑터부(100)는 스터드(110)와 나사산(120)을 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 어댑터부(100)는 일단에 구비되는 스터드(110)와 상기 스터드(110) 하부에서 연장되는 나사산(120)을 포함할 수 있다.

상기 스터드(110)는 일단에 상기 체결핀(111)이 구비되는 장소를 제공하며, 외주면(310)에 나사산(120)과 같은 돌출부위가 없기 때문에 상기 어댑터부(100)를 상기 받침부(300)에 체결하는 가이드렌치(2000)의 소켓(2100)과 체결이 매우 용이하다.

상기 나사산(120) 일단에 복수개의 실링(130)이 구비될 수 있다.

상기 나사산(120)이 구비되는 경우 상기 실링(130)이 복수개로 구비될 수 있으며, 상기 실링(130)이 복수개로 구비되는 경우 상기 어댑터부(100)와 넥부(200) 사이의 공간을 효과적으로 밀폐시킬 수 있으므로 상기 어댑터부(100)의 체결시 안전성이 증가될 수 있다.

상기 실링(130)은 탄성재질의 수지로 구비될 수 있으며, 압력용기의 용도에 따라 상이하나 200bar 이상의 내부 압력에도 지지될 수 있는 것으로 선택되는 바람직하다.

상기 체결핀(111)은 일정 간격으로 이격되며, 상기 체결핀(111)에 가이드 렌치(2000)의 소켓(2100)이 체결되어 상기 어댑터부(100)를 일 방향으로 회전시켜 상기 넥부(200)에 상기 어댑터부(100)가 결합되도록 할 수 있다.

상기 체결핀(111)이 구비되는 경우 가이드 렌치(2000)만으로 상기 체결핀(111)을 상기 받침부(300)에 체결하여 고정할 수 있으며, 상기 체결핀(111)이 구비되지 않고 보스의 외주면에 다각형의 면이 구비되는 경우에는 보스를 지지하기 위한 렌치와 상기 어댑터를 보스 몸체에 장착하기 위한 별도의 렌치가 필요하여 작업 공수가 증가되며 조립 불량이 발생되는 문제점이 있다.

상기 체결핀(111)이 구비되는 경우 가이드 렌치(2000) 만으로 상기 어댑터부(100)를 받침부(300)에 효과적으로 삽입 고정시킬 수 있다.

상기 체결핀(111)이 일정 간격으로 이격되어 상기 체결핀(111)을 회전시켜 체결하는 경우 체결핀(111)에 가해지는 힘을 분산시킬 수 있으며, 상기 체결핀(111)이 가이드 렌치의 소켓부에 체결되기 용이하다.

한 구체예에서, 상기 체결핀(111)은 복수개로 형성되며, 상기 체결핀(111)은 상기 스터드(110) 단면을 기준으로 방사 상으로 45˚ 내지 90˚로 이격되어 배치될 수 있다.

도 3의 삽도는 상기 체결핀(111)이 형성된 어댑터부(100)의 평면을 나타낸 것이다. 도 3의 삽도를 참조하면, 상기 체결핀(111)은 방사 상으로 배치되고, 어느 하나의 체결핀(111)은 인접한 체결핀(111)과 일정 각도로 이격되어 복수개로 배치될 수 있다. 예를 들면 체결핀(111)의 중심이 90˚ 각도로 이격되면 상기 체결핀(111)이 4개로 형성될 수 있으며, 체결핀(111)의 중심이 45˚로 형성되는 경우 체결핀(111)이 8개로 형성되는 것도 가능하다.

상기 체결핀(111)의 개수는 상기 어댑터부(100)의 직경과 상기 체결핀(111)에 체결되어 상기 어댑터부(100)를 회전시키는 가이드 렌치(2000)의 소켓(2100)의 크기에 따라 상이하게 결정될 수 있다.

상기 범위 내의 개수로 상기 체결핀(111)이 개수가 결정되는 것이 바람직하며, 상기 체결핀(111)의 개수가 상기 범위에 미치지 못하는 경우 각 체결핀(111)에 가해지는 힘이 증가하여 용이하게 어댑터부(100)를 회전시켜 체결할 수 있으나, 토크가 쉽게 증가되어 상기 어댑터부(100)의 체결강도를 정밀하게 조절하기 어려우며, 상기 체결핀(111)의 개수가 상기 범위를 초과하는 경우에는 토크를 제한하기 용이하나 체결핀(111)의 제조 공수가 증가되고, 체결되는 가이드 렌치(2000)의 소켓(2100)의 제조가 용이하지 않기 때문에 바람직하지 않다.

한 구체예에서, 상기 체결핀(111)의 양단은 외주면(310)에서 스터드(110) 중심으로 갈수록 테이퍼지게 형성되며, 체결핀(111)의 높이는 하기 수학식 1에 따라 결정될 수 있다.

[수학식 1]

Hi ≤ Ho

여기서 Hi는 스터드(110) 하부에서 체결핀(111) 상부까지 거리이며, Ho는 상기 테두리(320) 내측의 단차의 깊이이다.

상기 체결핀(111)의 양단이 외주면(310)에서 스터드(110) 중심으로 갈수록 테이퍼지게 형성되는 경우 상기 체결핀(111)에 체결되는 소켓(2100)과 결합면적이 증가되어 체결 강도가 증가되며, 상기 체결핀(111)을 적은 힘으로도 효과적으로 회전시킬 수 있다.

한편 도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 받침부(300)에 안착면(330)이 단차지게 형성되어, 상기 체결핀(111)의 외주는 상기 안착면(330)에 안착되어 고정될 수 있으며, 상기 테두리(320)로 인하여 받침부(300) 외측으로 어댑터부(100)의 연결부위가 노출되지 않은 삽입형 보스 유닛(1000)을 구성할 수 있다.

이 때 상기 체결핀(111)의 최대 직경은 상기 안착면(330)의 내주 직경 보다 1 내지 5mm 정도 작게 형성되어 상기 체결핀(111)의 회전 시 상기 안착면(330) 내부와 접촉하여 마찰되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

상기 체결핀(111)은 스터드(110) 하부에서 체결핀(111) 상부까지 거리(Hi)가 상기 테두리(320) 내측의 단차의 깊이(Ho) 이하로 형성되어 상기 체결핀(111)의 상단부도 상기 받침부(300)의 테두리(320) 외부로 노출되지 않는다.

상기 체결핀(111)이 회전되어 상기 받침부(300)에 완전하게 체결되면 상기 받침부(300) 내측에 매몰되어 상기 체결핀(111)이 외부 물건에 접하여 마찰을 일으키지 않기 때문에 보스 유닛(1000)의 안전성을 증가시킬 수 있다.

한편 상기 어댑터부(100)는 스터드(110) 외주면(310)에 상기 체결핀(111)이 구비되어 상기 체결핀(111)의 회전에 따라 상기 받침부(300) 중심에 체결홀(310)을 따라 회전하여 체결되어 고정이 가능하다.

상기 체결핀(111)이 구비되고, 상기 스터드(110)의 외주면(310)의 형상에 대응되도록 형성된 소켓(2100)을 구비한 가이드 렌치(2000)를 이용하여 상기 체결핀(111) 회전시켜 상기 어댑터부(100) 상기 받침부(300)에 체결하며, 가이드 렌치(2000)가 토크조절이 가능하여 상기 체결핀(111)에 가해지는 힘을 제어할 수 있기 때문에 상기 어댑터부(100)의 나사산(120)에 과도한 토크가 부여되어 어댑터부(100)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.

한 구체예에서, 상기 받침부(300)의 외주면(310)은 다각의 면으로 형성될 수 있다.

상기 받침부(300)의 외주면(310)은 다각의 면이 형성될 수 있으며, 이 경우 상기 다격면에 렌치를 체결하는 방법으로 상기 보스 유닛(1000)을 고정하하고, 추가적으로 레귤레이터 또는 밸브 등 연결 부재를 상기 어댑터부(100)와 연결하는 경우 체결 효율을 증가시키는 것도 가능하다.

본 발명의 한 구체예에 따른 보스 유닛(1000)은 보스 몸체에 어댑터부(100)를 체결하기 위하여 2개의 렌치가 필요하지 않아서 작업 공수가 크게 감소되고, 렌치의 과도한 토크 인가에 따른 어댑터부(100) 파손 위험이 현저하게 감소하며, 어댑터부(100)에 구비된 체결핀(111)이 받침부(300) 외부로 노출되지 않도록 하는 삽입형 구조이므로 어댑터부(100)를 체결하기 위한 라이너의 돌출구조가 필요하지 않아서 라이너 내용적 확보에 유리하기 때문에 상기 보스 유닛(1000)을 구비한 압력용기는 제조 공수가 감소되고 제조 효율은 증가될 수 있다.

본 발명의 다른 관점은 상기 보스 유닛(1000)을 체결할 수 있는 가이드 렌치(2000)에 관한 것이다.

도 8은 본 발명의 다른 관점에 따른 가이드 렌치의 분해 사시도이고, 도 9는 도 8에 따른 가이드 렌치의 소켓부의 평면도 및 측면도이며, 도 10은 도 8에 따른 가이드 렌치의 보스 유닛과 체결을 나타낸 사용상태도이고, 도 11은 종래 보스 몸체가 노출되는 경우 어댑터의 체결상태를 나타낸 측단면도이며, 도 12은 도 8에 따른 가이드 렌치가 보스 유닛에 체결된 상태를 나타내는 사시도이다.

도 8 내지 12를 참조하면, 본 발명의 다른 관점에 따른 가이드 렌치(2000)는 소켓(2100), 연결축(2200), 하부받침(2300), 상부받침(2400), 토크조절레버(2600), 로드암(2500), 및 손잡이(2700)를 포함한다.

상기 소켓(2100)은 상기 어댑터부(100)와 체결되는 척킹부(2110)가 구비되어 상기 어댑터부(100)를 일 방향으로 회전시켜 어댑터부(100)를 보스 몸체에 체결시킬 수 있다.

한 구체예에서, 상기 척킹부(2110)는 테두리를 따라 복수개의 조(Jaw;2111)가 방사 상으로 이격되어 배치될 수 있다.

상기 죠(2111)는 상기 소켓(2100)의 평면을 기준으로 45˚ 내지 90˚ 위치에 배치될 수 있다.

구체적으로 상기 죠(2111)의 위치는 상기 보스 유닛(1000) 어댑터부(100)에 형성되는 체결핀(111)이 배치된 위치와 어긋나게 배치될 수 있으며, 예를 들면 상기 체결핀(111)이 어댑터부(100)의 단면을 기준으로 어느 하나의 체결핀(111)의 중심이 0˚ 위치와 90˚위치에 배치되면, 이에 대응하여 죠(2111)의 중심은 45˚위치와 135˚위치에 각각 배치되어 정확하게 치합되도록 할 수 있다.

상기 척킹부(2110)의 조(2111)가 배치되고 죠홈(2112)이 형성되면, 상기 어댑터부(100)의 체결핀(111)과 치합되어 상기 어댑터부(100)를 일 방향으로 회전시켜 보스 몸체에 체결시킬 수 있으며, 체결이 완료된 후에는 상기 소켓(2100)을 용이하게 이탈시킬 수 있다.

상기 연결축(2200)은 상기 소켓(2100) 상단에서 연결되며, 상기 로드암(2500)의 회전에 따른 토크를 상기 소켓(2100)에 전달할 수 있다.

상기 하부받침(2300)은 상기 연결축(2200)이 중심에 체결되고 내측에 래칫(Ratchet; 2310)이 형성된다.

상기 상부받침(2400)은 상기 래칫(2310)에 치합되며 내측에 스프링(미도시)이 구비되며, 상기 토크조절레버(2600)는 상기 상부받침(2400) 외부에 배치되어 상기 스프링의 가압 정도를 조절하여 상기 하부받침(2300)과 상부받침(2400)의 체결 정도를 조절할 수 있다.

상기 토크조절레버(2600)로 상기 하부받침(2300)과 상부받침(2400)의 체결 강조를 조절하고 상기 래칫(2310)에 의해 상기 하부받침(2300)을 일 방향으로 회전시키면 상기 연결축(2200) 또한 일 방향으로 회전하며, 상기 소켓(2100)에 전달되는 토크가 제어되어 상기 어댑터부(100)의 체결강도를 효과적으로 제어할 수 있다. 상기 로드암(2500)은 상기 상부받침(2400)과 연결되며, 상기 상부받침(2400)을 일 방향으로 회전시킬 수 있다.

상기 로드암(2500)을 회전시켜 회전력을 상부받침(2400)에 전달하고, 상기 상부받침(2400)이 회전함에 따라 상기 하부받침(2300)이 회전하여 소켓(2100)을 회전시킬 수 있다.

상기 손잡이(2700)는 상기 로드암(2500)의 길이를 조절할 수 있다.

예를 들면 상기 손잡이(2700)는 턴버클로 구비되어 상기 로드암(2500)의 전체 길이를 조절할 수 있으며, 이때 연장되는 길이에 따른 토크 증가량을 표시할 수 있는 토크표시부(2710)가 추가 배치되는 것도 가능하다.

구체적으로 상기 토크조절레버(2600)가 상부받침(2400)과 하부받침(2300)의 체결정도를 조절하고 상기 손잡이(2700)의 길이를 조절하여 상기 연결축(2200)을 따라 소켓(2100)에 전달되는 토크를 정밀하게 조절하여 상기 어댑터부(100)가 상기 받침부(300)에 체결되는 동안 과도한 토크에 의해 파손되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

따라서 본 발명의 다른 관점에 따른 가이드 렌치(2000)는 보스 유닛의 형성 과정에서 상기 체결핀(111)의 배치에 대응하는 소켓(2100)을 구비하여 상기 어댑터부(100) 체결 시 토크 조절이 가능하여 어댑터부(100)의 파손을 방지하고 상기 어댑터부(100)의 전체를 감싸서 체결되기 때문에 체결 편의성이 크게 증가할 수 있다.

도 11을 참조하면, 종래에 어댑터를 고정하기 위해 보스 노즐(B)을 고정하는 렌치(W1)와 어댑터를 고정하는 렌치(W2)가 각각 별도로 필요하나, 상기 가이드 렌치(2000)는 하나의 렌치만으로 어댑터부(100)의 체결이 가능하여 압력용기 제조 공수를 감소시키고 제조효율 또한 크게 증가시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점은 보스 유닛을 포함하는 압력용기에 관한 것이다.

상기 압력용기는 보스 유닛; 라이너 및 복합재층을 포함한다.

상기 라이너(500)는 상기 보스 유닛(1000)의 날개부(400)에 연결되며 내부에 유체 보관 공간이 형성된다.

상기 보스 유닛(1000)은 상기 라이너(500)와 함께 사출 성형으로 제조될 수 있다.

상기 복합재층(6000)은 상기 보스 유닛과 라이너의 외주면에 와인딩되어 형성된다.

따라서 본 발명의 또 다른 관점에 따른 보스 유닛을 포함하는 압력용기는 레귤레이터 또는 밸브와 같이 보스 몸체에 연결부재가 부가되는 경우 어댑터 체결을 위하여 어댑터 외주면에 일정 깊이를 가지는 다각면이 필요하지 않아서, 상기 어댑터 체결을 위하여 연장되는 부위가 배제되어 라이너의 길이 방향의 내용적을 증가시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점은 보스 유닛을 포함하는 압력용기의 제조방법에 관한 것이다.

도 13은 본 발명의 다른 관점에 따른 보스 유닛을 포함하는 압력용기의 제조방법의 공정 순서도이다.

도 13을 참조하면, 보스 유닛을 포함하는 압력용기의 제조방법은 (a) 보스 유닛이 구비된 라이너를 준비하는 단계; (b) 상기 라이너 외주면에 복합재 필라멘트를 와인딩 하여 복합재층을 형성하는 단계; 및 (c) 가이드렌치를 이용하여 상기 보스 유닛에 어댑터를 체결하는 단계;를 포함한다.

우선 보스 유닛이 구비된 라이너를 준비한다(S100).

상기 보스 유닛은 라이너 성형 시 금형 사출 방법으로 함께 사출되어 형성되는 것이 바람직하나, 라이너 형성 이후에 결합하는 것도 가능하며, 금속제 보스 몸체를 라이너와 결합시킬 수 있는 방법이면 제한되지는 않는다.

상기 S100에서, 상기 보스 유닛은 넥부와 상기 넥부 보다 직경이 증가된 받침부가 형성되어 상기 받침부 상에 상기 어댑터부의 체결핀이 안착될 수 있다.

상기 받침부 내측에 상기 체결핀이 안착되고, 상기 체결핀이 받침부 외측으로 노출되지 않아서, 상기 어댑터를 삽입형 구조로 형성할 수 있으며, 상기 체결핀이 노출되는 것을 방지하여 보스 유닛에 외부 물질이 걸리는 것을 방지할 수 있다.

상기 라이너 외주면에 복합재 필라멘트를 와인딩 하여 복합재층을 형성한다(S200).

상기 복합재층이 형성되어 상기 압력용기의 파열압 등의 물성을 크게 증가시킬 수 있다.

상기 가이드 렌치를 이용하여 상기 보스 유닛에 어댑터부를 체결한다(S300).

상기 가이드 렌치는 체결핀에 체결되는 죠를 구비하며, 토크조절레버에 따라 토크가 조절되어 상기 어댑터의 체결 강도를 제한할 수 있다.

구체적으로 보스 유닛에 구비된 어댑터부를 상기 가이드 렌치를 이용하여 토크를 조절하여 상기 어댑터부를 회전시켜 상기 보스 몸체에 결합하는 경우 어댑터 체결 시 과도한 토크 부여로 인한 파손을 방지할 수 있으며, 보스 몸체에 어댑터부를 체결하는 경우 두 개의 렌치를 이용하지 않고도 가이드 렌치 만으로 어댑터부를 상기 보스 몸체에 체결하여 보스 유닛을 최종적으로 완성할 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 압력용기 제조방법은 보스 몸체에 어댑터부를 체결하기 위해 어댑터부 외주에 길이 방향으로 렌치 체결을 위한 다각면을 형성할 필요가 없으며, 체결핀이 형성된 어댑터부를 사용하여 보스 유닛을 형성하며, 상기 체결핀에 대응하는 소켓이 구비되고, 토크조절레버를 구비하여 토크가 조절되는 가이드 렌치를 이용하여 토크를 조절하여 어댑터부를 체결하여 과도한 토크에 의한 어댑터부 및 보스 몸체의 파손을 방지할 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

1000 : 보스 유닛
100 : 어댑터부 110 : 스터드
111 : 체결핀 120 : 나사산
130 : 실링 140 : 연통홀
200 : 넥부 300 : 받침부
310 : 체결홀 320 : 테두리
321 : 외주면 330 : 안착면
400 : 날개부
2000 : 가이드 렌치
2100: 소켓 2110 : 척킹부
2111 : 죠 2112 : 죠홈
2120 : 소켓 헤드 2121 : 소켓홈
2200 : 연결출 2300 : 하부받침
2310 : 래칫 2400 : 상부받침
2500 : 로드암 2600 : 토크조절레버
2700 : 손잡이 2710 : 토크표시부

Claims (15)

1. 길이 방향으로 연장되어 내측에 중공이 형성되며 유체의 통로를 제공하는 넥부;
   상기 넥부 일단과 연결되며, 중심부위에 상기 중공과 연통되는 체결홀이 형성되고, 상기 넥부의 외경 보다 확장된 테두리가 구비되며, 상기 테두리 내측에 단차로 인한 안착면이 형성되는 받침부;
   상기 넥부 타단과 연결되며 반경 방향 외측으로 연장되는 날개부; 및
   원통형으로 양단이 개방되며 외주면에 스터드가 형성되며 상기 스터드 일단 외주면에 체결핀이 구비되어 상기 안착면에 안착되어 고정되는 어댑터부;를 포함하고,
   상기 체결핀은 일정 간격으로 이격되며, 상기 체결핀에 가이드 렌치의 소켓부가 체결되어 상기 어댑터부를 회전시켜 상기 넥부에 상기 어댑터부가 결합되는 것을 특징으로 하는 보스 유닛.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 어댑터부는 일단에 구비되는 스터드와 상기 스터드 하부에서 연장되는 나사산을 포함하는 보스 유닛.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 나사산 일단에 복수개의 실링이 구비되는 것을 특징으로 하는 보스 유닛.
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 체결핀은 복수개로 형성되며, 상기 체결핀은 상기 스터드 단면을 기준으로 방사 상으로 45˚ 내지 90˚로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 보스 유닛.
   
6. 제1항에 있어서, 상기 체결핀의 양단은 외주면에서 스터드 중심으로 갈수록 테이퍼지게 형성되며, 체결핀의 높이는 하기 수학식 1에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 보스 유닛:
   [수학식 1]
   Hi ≤ Ho
   여기서 Hi는 스터드 하부에서 체결핀 상부까지 거리이며, Ho는 상기 테두리 내측의 단차의 깊이임.
   
7. 제1항에 있어서, 상기 받침부의 외주면은 다각의 면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 보스 유닛.
   
8. 제 1항 내지 제3항, 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 보스 유닛을 체결하는 가이드 렌치이며,
   상기 보스 유닛의 어댑터부와 체결되는 척킹부가 구비되어 상기 어댑터부를 회전시키는 소켓;
   상기 소켓 상단에서 연결되는 연결축;
   상기 연결축이 중심에 체결되고 내측에 래칫이 형성된 하부받침;
   상기 래칫에 치합되며 내측에 스프링이 구비된 상부받침;
   상기 상부받침 외부에 배치되어 스프링을 가압을 조절하여 상기 하부받침과 상부받침의 체결 정도를 조절하는 토크조절레버;
   상기 상부받침과 연결되며, 상기 상부받침을 일 방향으로 회전시키는 로드암; 및
   상기 로드암 일단에 구비된 손잡이;를 포함하는 가이드 렌치.
   
9. 제8항에 있어서, 상기 척킹부는 테두리를 따라 복수개의 죠가 이격되어 방사 상으로 배치된 것을 특징으로 하는 가이드 렌치.
   
10. 제9항에 있어서, 상기 죠는 상기 소켓의 평면을 기준으로 45˚ 내지 90˚로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 가이드 렌치.
    
11. 제8항에 있어서, 상기 손잡이는 상기 로드암의 길이를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 가이드 렌치.
    
12. 제1항 내지 제3항, 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 보스 유닛;
    상기 보스 유닛의 날개부에 연결되며 내부에 유체 보관 공간이 형성된 라이너; 및
    상기 보스 유닛과 라이너의 외주면에 와인딩되어 형성된 복합재층;을 포함하는 압력용기.
    
13. (a) 제 1항 내지 제3항, 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 보스 유닛이 구비된 라이너를 준비하는 단계;
    (b) 상기 라이너 외주면에 복합재 필라멘트를 와인딩 하여 복합재층을 형성하는 단계; 및
    (c) 가이드 렌치를 이용하여 상기 보스 유닛의 어댑터부를 체결하는 단계;를 포함하는 압력용기 제조방법.
    
14. 제13항에 있어서, 상기 (a) 단계에서, 상기 보스 유닛은 넥부와 상기 넥부 보다 직경이 증가된 받침부가 형성되어 상기 받침부 상에 상기 어댑터의 체결핀이 안착되는 것을 특징으로 하는 압력용기 제조방법.
    
15. 제13항에 있어서, 상기 (c) 단계에서, 상기 가이드 렌치는 체결핀에 체결되는 죠를 구비하며, 토크조절레버의 작동에 따라 토크가 조절되어 상기 어댑터의 체결 강도를 제한하는 것을 특징으로 하는 압력용기 제조방법.

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