KR19980063773A - 고압 유체용 분기관 조인트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 축방향으로 뻗은 도관, 상기 도관의 원주형 벽에 형성된 분기 구멍 및 도관의 원주면에서 형성되고 외측으로 개방되어 있는 수압면을 구비하는 조인트 본체와; 상기 조인트 본체의 상기 도관과 연통하는 도관 및 분기관의 단부에 형성되어 가압면을 형성하는 조인트 헤드를 포함하고, 그 결과 가압면이 상기 조인트 본체의 수압면과 맞대어지도록 함으로써 상기 조인트 본체와 연결되는 분기관과; 상기 조인트 본체와 일체이거나 분리되어 있는 조인트 부분과; 상기 분기관에 미리 조립되고, 상기 분기관이 주 파이프와 연결되도록 상기 조인트 헤드의 압력에 대항하여 상기 조인트 부분에서 조여지는 너트를 구비하는 고압 유체용 분기관 조인트에 관한 것이다. 상기 조인트 본체의 분기 구멍은 상기 조인트 본체의 반경 방향의 직경이 더 긴 타원형의 구멍으로 형성되어, 상기 조인트 본체의 도관의 중심과 정렬되어 있다.

Description

고압 유체용 분기관 조인트
본 발명은 고압수를 이용하는 절단기 또는 세탁기, 유압 작동 기계 및 고압의 유압 장치에 사용되는 고압 유체용(예를 들면, 1000㎏f/㎠ 이상의 유체) 분기 조인트에 관한 것이다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같은 종래 기술의 이런 종류의 분기관 조인트에 있어서, 축방향으로 뻗은 도관(11-1)을 구비하는 조인트 본체(11)에는 도관(11-1)의 중심선상에 분기 구멍(11-2)이 마련된 보스(11-4)가 설치되어 있다. 이 분기 구멍(11-2)은 도관(11-1)과 연통하고 외측에 개방되어 수압면(11-3)을 형성하는 원주를 구비한다. 분기관(12)의 조인트 헤드(12-2)에 형성되는 가압면(12-3)은 상기 조인트 본체(11)의 수압면(11-3)과 맞대어 연결되며, 그 결과 상기 분기관(12)은 분기관(12)의 선행 단부에 나사 고정되어 있는 조임 와셔(14)를 매개로 상기 보스(11-4)상에 캡 너트(13)를 조임으로써 조인트 본체(11)에 연결된다. 상기 조인트 본체(11)에는, 분기관의 조인트 구조처럼, 상기 도관(11-1)의 입구에 형성되어 있는 수압면(11-5)을 구비하는 각각의 두 단부가 제공된다. 이 수압면(11-5)은 도관(11-1)의 원주 상에 형성되고, 외측에 개방되어 있다. 주 파이프(15)의 조인트 헤드(15-2)상에 형성되어 있는 가압면(15-3)은 조인트 본체(11)의 수압면(11-5)과 맞대어 연결되고, 그 결과 상기 주 파이프(15)는 주 파이프(15)의 선행 단부에 나사 고정되어 있는 조임 와셔(17)를 매개로 상기 조인트 본체(11)상에 캡 너트(16)를 조임으로써 조인트 본체(11)에 연결된다. 참고 부호 (12-1)은 분기관의 도관을 가리키고, 부호 (15-1)은 주 파이프(15)의 도관을 나타낸다.
종래 기술의 고압 유체 분기관에 있어서 원형 단면을 갖는 상기 분기 구멍(11-2)은 조인트 본체(11)의 상기 도관(11-1)과 정렬되도록 조인트 본체(11)에 형성되지만, 내부 압력이 조인트 본체(11)에 작용할 때 조인트 본체 도관(11-1)에서 최대 응력은 분기관(12) 도관(12-1)의 입구 단부(P)에서 발생하며, 그 결과 입구 단부(P)로 부터 균열이 시작되고 이에 따라 유체의 누설이 발생한다,
본 발명은 종래 기술의 고압 유체 분기관 조인트의 상술된 문제점의 측면에서 착상되어 졌으며, 분기 구멍의 도관의 조인트 본체 입구 단부에서 발생하는 최대 응력을 줄임으로써 내부 압력에 기인한 피로에 대한 강도를 향상시킬 수 있는 고압 유체용 분기관 조인트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 고압 유체용 분기관 조인트는, 축방향으로 뻗은 도관과, 원주 방향 벽부에 형성된 분기 구멍 및 원주면에 형성되어 있고 외측에 개방되어 있는 수압면을 구비하는 조인트 본체와; 상기 조인트 본체의 상기 도관과 연통하는 도관 및 분기관의 단부에 형성되어 가압면을 형성하는 조인트 헤드를 포함하고, 가압면이 상기 조인트 본체의 수압면과 맞대어지도록 함으로써 상기 조인트 본체와 연결되는 분기관과; 상기 조인트 본체와 일체이거나 분리되어 있는 조인트 부분과; 상기 분기관에서 미리 조립되고, 상기 분기관이 상기 주 파이프와 연결되도록 상기 조인트 헤드의 압력에 대항하여 상기 조인트 부분에서 조여지는 너트와를 구비하며, 여기서 상기 조인트 본체의 분기 구멍은 상기 조인트 본체의 반경 방향의 직경이 더 긴 타원형 구멍으로 형성되어 있고, 상기 조인트 본체의 도관의 중심과 정렬된다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 제공되는 고압 유체용 분기관 조인트는, 축방향으로 뻗은 도관과, 원주 방향 벽부에 형성된 분기 구멍 및 원주면에 형성되어 있고 외측에 개방되어 있는 수압면을 구비하는 조인트 본체와; 상기 조인트 본체의 상기 도관과 연통하는 도관 및 분기관의 단부에 형성되어 가압면을 형성하는 조인트 헤드를 포함하고, 가압면이 상기 조인트 본체의 수압면과 맞대어지도록 함으로써 상기 조인트 본체와 연결되는 분기관과; 상기 조인트 본체와 일체이거나 분리되어 있는 조인트 부분과; 상기 분기관에 미리 조립되어, 상기 분기관이 상기 주 파이프와 연결되도록 상기 조인트 헤드의 압력에 대항하여 상기 조인트 부분에서 조여지는 너트와를 구비하며, 여기서 상기 조인트 본체의 분기 구멍은 상기 조인트 본체의 반경 방향의 직경이 더 긴 타원형 구멍으로 형성되어 있고, 상기 조인트 본체의 도관의 중심과 정렬된다.
본 발명에 있어서, 우리가 반복한 수많은 실험의 결과에 따라, 조인트 본체에 형성되어 있는 분기 구멍이 조인트 본체의 반경 방향의 직경이 더 긴 타원형 구멍으로 형성되고, 상기 타원형의 구멍은 조인트 본체의 도관의 반경 방향으로 치우침이 생긴다.
구체적으로는, 조인트 본체의 도관으로 개방되어 있는 분기 구멍의 입구 단부에서 발생하는 응력의 최대값을 줄이기 위하여, 내부 압력이 각각의 관에 작용했을 때 실제 고압 유체 분기관 조인트의 조인트 본체로 사용되는 원형 단면의 파이프를 사용함으로써, 원형 및 타원형의 분기 구멍을 형성함으로써, 조인트 본체의 반경 방향 및 축방향의 직경이 더 긴 타원형 구멍을 정위치에 놓음으로써, 우리는 각각의 응력 집중부와 최대 응력을 조사하였다. 이러한 조사를 통하여 이전에 상술된 바와 같이 큰 응력이 정원 단면을 가진 분기 구멍의 두 개의 축방향 입구 단부에서 발생하는 것을 알게 되었으며, 이 때 상기 분기 구멍은 원형 단면을 갖는 파이프 도관의 중심과 정렬된다. 다른 한편으로, 원형 단면을 갖는 파이프의 반경 방향의 직경이 더 긴 타원형의 분기 구멍이 관의 도관 중심과 정렬될 때, 관의 내측 원주에 타원형 구멍의 두 축방향 입구 단부에서의 응력 값은 전술된 정원의 분기 구멍의 경우보다 훨씬 낮다. 만일 상기 타원형 구멍이 원형 단면을 갖는 관의 축방향으로(더 긴 직경으로) 정향되어 있다면, 상기 타원형의 구멍은 관의 내측 원주에 있는 상기 분기 구멍의 입구 단부에서 정원 형상의 분기 구멍의 경우보다 훨씬 큰 응력을 갖음으로써, 결코 채택되지 않는다는 것도 판명되었다.
또한 우리는, 원형 단면을 갖는 파이프의 반경 방향의 직경이 더 긴 타원형의 분기 구멍이 조인트 본체의 도관의 반경 방향으로 치우쳐 있는 경우의 응력 집중부와 최대 응력을 조사하였다. 결과로서, 파이프의 내부 원주에 있는 타원형의 분기 구멍의 입구 단부에는, 타원형의 분기 구멍이 파이프의 중심축에 위치하는 경우의 응력과 같은 응력이 발생한다. 이러한 구조는 전술한 경우에 있어서의 응력을 감소하는데 특히 효과적이며, 그 결과 내부 압력이 조인트 본체에 작용할 때 분기 구멍에서의 응력이 현저하게 줄어든다는 것이 또한 판명되었다.
이전에 전술된 본 발명에 있어서, 원형 단면을 갖는 조인트 본체상에 설치되는 분기 구멍은 조인트 본체의 도관의 반경 방향의 직경이 더 긴 타원형 구멍으로 형성되며, 조인트 본체의 도관의 반경 방향으로 치우치며, 그 결과 분기 구멍에서 발생하는 응력은 줄어들어 각각의 분기관 설치부에서 내부 피로 압력에 대한 강도를 현저하게 향상시킨다.
여기서, 본 발명에 따른 타원은 경주장 형상으로 되어야한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고압 유체용 분기관 조인트에 있어서 분기관의 조인트 구조의 일부분을 도시한 종방향 측면도.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ부분을 따라 절취한 종방향 정면도.
도 3은 상기 분기관과 동일한 조인트 구조에서 조인트 본체의 분기 구멍 부분을 도시한 평면도.
도 4는 도 2와 유사한 본 발명의 제2 실시에를 나타낸다.
도 5는 도 4의 분기관의 조인트 구조에 따른 조인트 본체의 분기 구멍을 도시한 평면도.
도 6은 본 발명의 고압 유체 분기관 조인트에 있어서의 분기관의 조인트 구조의 다른 예를 도시한 종방향 측면도.
도 7은 종래 기술의 고압 유체 분기관 조인트의 분기관 조인트 부분을 도시한 부분 파단 정면도.
도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ부분을 따라 절취한 종방향 정면도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 조인트 본체
1-1: 도관
1-2: 분기 구멍
1-3: 가압면
1-4: 보스
1-5: 수압면
2 : 분기관
2-2: 조인트 헤드
도 1 내지 도 6을 참조로 하여 본 발명은 설명될 것이다. 고압 유체용 분기관 조인트에 있어서, 참조 부호 (1)은 조인트 본체를 나타내며, 부호 (2)는 분기관을 나타내며, 부호 (3)과 (6)은 캡 너트를 나타내며, 부호 (4)와 (7)은 조임 와셔를 나타내며, 부호 (5)는 주 파이프를 나타낸다.
고압 유체용 분기관 조인트에 있어서의 상기 조인트 본체에는 축상에 도관(1-1)을 구비하고, 원주 벽의 반경 방향에서 분기 구멍(1-2)을 구비하는 조인트 부분으로서의 보스(1-4)가 설치되어 있다. 이 분기 구멍(1-2)은 타원형의 구멍이며, 이 구멍은 도관(1-1)과 연통하고, 외측에 개방되어 수압면(1-3)에 형성된 원주면을 구비한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 분기 구멍은 타원형의 구멍으로 형성되어 있으며, 상기 타원형의 구멍은 조인트 본체(1)의 반경 방향이 더 긴 외경을 갖으며, 각각의 수압면(1-3)은 통상 원뿔형 면을 갖는 가압면과 연결되도록 통상 원뿔형의 면이며, 이 원뿔형의 면은 이하에서 설명될 것이다.
종래 기술로서 도 1 내지 도 3에 도시된 분기관의 조인트 구조의 실시예에서, 상기 분기관(2)에는 상기 도관(1-1)과 연통하는 도관(2-1)이 마련되며, 단부에서 테이퍼진 원뿔형상을 갖는 조인트 헤드(2-2)로 형성되는 가압면(2-3)이 마련된다. 이러한 조인트구조에 있어서, 분기관(2)의 조인트 헤드(2-2)에 형성되는 가압면(2-3)은 조인트 본체(1)의 수압면(1-3)과 맞대어 연결되도록 되어, 그 결과 상기 분기관(2)은 분기관(2)의 선행 단부에 나사 고정되어 있는 조임 와셔(4)를 매개로 상기 보스(1-4)상에 캡 너트(3)를 조임으로써 조인트 본체(1)에 연결된다. 조인트 본체(1)의 각각의 두 단부에는, 분기관의 조인트 구조와 마찬가지로, 상기 도관(1-1)은 입구에서 원주를 구비하며, 상기 원주는 외부에 개방되어 있고 수압면(1-5)에 형성되어 있다. 주 파이프(5)의 조인트 헤드(5-2)에 형성되어 있는 가압면(5-3)은 조인트 본체(1)의 수압면(1-5)과 맞대어 연결되도록 되며, 그 결과 상기 주 파이프(5)는 주 파이프(5)의 선행 단부에 나사 고정되어 있는 조임 와셔(4)를 매개로 상기 조인트 본체(1)상에 캡 너트(3)를 조임으로써 조인트 본체(1)에 연결된다. 부호 (5-1)은 주 파이프(5)의 도관을 나타낸다. 여기서, 타원형 구멍으로 형성된 상기 분기 구멍(1-2)의 크기는 유압, 유동율, 압력 손실, 조인트 본체의 직경 및 두께 등에 따라 적절하게 결정된다.
도 4 및 도 5에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 고압 유체용 분기관 조인트의 분기관 구조에 있어서, 상기 보스(1-4)는 전술한 것과 비슷한 타원형의 구멍으로 형성된 분기 구멍을 구비하며, 상기 타원형 구멍은 조인트 본체(1)의 중심에서 Δℓ만큼 편심되어서 조인트 본체(1)의 도관(1-1)과 연통한다. 상기 분기 구멍(1-2)은 외측으로 개방되고 수압면(1-3)으로 형성된 원주면을 구비한다. 또한 이러한 조인트 구조에서는, 도 5에서 도시된 바와 같이 상기 분기 구멍(1-2)은 조인트 본체(1)의 반경 방향 직경이 더 긴 타원형의 구멍이며, 상기 수압면(1-3)은 전술한 것과 유사하게 통상 원뿔형 면으로 구성된 가압면과 맞물리도록 통상 원뿔형 면으로 되어있다. 더군다나, 이런 고압 유체 분기관 조인트에 있어서, 타원형의 분기 구멍(1-2)의 크기는 주로 유체의 압력, 유체의 속도, 압력 손실, 조인트 본체의 직경 및 두께 등에 따라 결정된다. 또한 각각의 분기 구멍의 편심도(Δℓ)는 특별하게 제한되는 것이 아니고, 도관(1-1) 분기 구멍의 입구 단부에서 발생하는 응력(P)을 줄이기 위하여 매우 바람직하게 결정되는 것이므로, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 조인트 본체(1)의 도관(1-1) 내측벽의 접선은 상기 분기 구멍(1-2)의 내측면의 접선과 정렬된다.
도 6에 도시된 바와 같은 고압 유체용 분기관 조인트의 분기관 조인트 구조에서, 조인트 부분(8)은, 조인트 본체(1)에서 분리된 슬리브 니플(8a)의 단부면을 조인트 본체(1)의 외측 원주와 땜납을 함으로써, 그리고 조임 와셔(4)와 캡 너트(3)의 내측면 사이에 슬리브 와셔(4a)를 끼워 넣음으로써 슬리브 니플의 단부면이 조인트 본체의 외측 원주와 연결되도록 구성된다.
위에서 설명된 바와 같이, 원형 단면을 갖는 조인트 본체에 형성된 분기 구멍이 조인트 본체의 반경 방향 직경이 더 긴 타원형 구멍으로 형성되도록, 그리고 상기 타원형 분기 구멍이 조인트 본체의 도관의 반경 방향으로 치우쳐 있도록, 본 발명에 따른 고압 유체 분기관 조인트는 조립된다. 이 결과, 조인트 본체 안으로 개방된 조인트 본체 도관의 입구 단부에서 발생하는 응력은 줄어들 수 있다. 우수한 내구성, 균열로 인한 누설이 없음 및 내부 피로 압력에 대항하는 고강도에 기인한, 신뢰할 수 있고 안정적인 기능이 가능하여 지며, 이에 따른 매우 유용한 고압 유체 분기관 조인트가 제공된다.
본 발명은 조인트 본체 안으로 개방된 조인트 본체의 도관의 입구 단부에서 발생하는 응력을 줄어들게 하며, 우수한 내구성, 균열에 기인한 누설이 발생하지 않음 및 내부 피로 압력에 대항하는 고강도로에 기인하여, 신뢰할 수 있고 안정적인 기능을 나타내는 매우 유용한 고압 유체 분기관 조인트가 제공된다.

Claims (7)

  1. 축방향으로 뻗어있는 도관, 원주 방향 벽부에 형성된 분기 구멍 및 원주면에 형성되어 있고 외측에 개방되어 있는 수압면과를 구비하는 조인트 본체와,
    상기 조인트 본체의 상기 도관과 연통하는 도관 및 분기관의 단부에 형성되어 가압면을 형성하는 조인트 헤드를 포함하고, 가압면이 상기 조인트 본체의 수압면과 맞대어지도록 함으로써 상기 분기관이 상기 조인트 본체와 연결되는 분기관과,
    상기 조인트 본체와 일체이거나 분리되어 있는 조인트 부분과,
    상기 분기관에 미리 조립되고, 상기 분기관이 상기 주 파이프와 연결되도록 상기 조인트 헤드의 압력에 대항하게 상기 조인트 부분에서 조여지는 너트와를 구비하는 고압 유체용 분기관 조인트로서,
    상기 조인트 본체의 분기 구멍은 상기 조인트 본체의 반경 방향으로 보다 긴 직경을 갖는 타원형의 구멍으로 형성되어 있고, 상기 조인트 본체의 도관의 중심과 정렬되는 것을 특징으로 하는 고압 유체용 분기관 조인트.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 조인트 본체와 일체형인 상기 조인트 부분은 보스를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 유체용 분기관 조인트.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 조인트 본체에서 분리된 상기 조인트 부분이 슬리브 니플 또는 환형 조인트 이음쇠를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 유체용 분기관 조인트.
  4. 축방향으로 뻗어있는 도관, 원주 방향 벽부에 형성된 분기 구멍 및 원주면에 형성되어 있고 외측에 개방되어 있는 수압면과를 구비하는 조인트 본체와,
    상기 조인트 본체의 상기 도관과 연통하는 도관 및 분기관의 단부에 형성되어 수압면을 형성하는 조인트 헤드를 포함하고, 가압면이 상기 조인트 본체의 수압면과 맞대어지도록 함으로써 상기 분기관이 상기 조인트 본체와 연결되는 분기관과,
    상기 조인트 본체와 일체이거나 분리되어 있는 조인트 부분과,
    상기 분기관에 미리 조립되고, 상기 분기관이 상기 주 파이프와 연결되도록 상기 조인트 헤드의 압력에 대항하게 상기 조인트 부분에서 조여지는 너트와를 구비하는 고압 유체용 분기관 조인트로서,
    상기 조인트 본체의 분기 구멍은 상기 조인트 본체의 반경 방향이 더 긴 직경을 갖는 타원형 구멍으로 형성되어 있고, 상기 조인트 본체의 도관의 반경 방향으로 치우쳐 있는 것을 특징으로 하는 고압 유체용 분기관 조인트.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 분기 구멍의 편심도는 상기 조인트 본체의 도관의 내측벽의 접선이 상기 분기 구멍의 내측벽의 접선과 정렬되도록 정해져 있는 것을 특징으로 하는 고압 유체용 분기관 조인트.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 조인트 본체와 일체인 상기 조인트 부분은 보스를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 유체용 분기관 조인트.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 조인트 본체와 분리된 상기 조인트 부분이 슬리브 니플 또는 환형 조인트 이음쇠를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 유체용 분기관 조인트.
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