KR200478837Y1

KR200478837Y1 - 다중관 벨로우즈 조립체

Info

Publication number: KR200478837Y1
Application number: KR2020140008740U
Authority: KR
Inventors: 김시철
Original assignee: (주)지에스티산업
Priority date: 2014-11-27
Filing date: 2014-11-27
Publication date: 2015-11-23
Also published as: KR20150003906U

Abstract

본 고안은 다중관 벨로우즈 조립체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 고안은 주름관 형상의 벨로우즈본체(100)와, 상기 벨로우즈본체(100)의 양단 중 어느 일단에 결합되는 제1플랜지(400)와, 상기 벨로우즈본체(100)의 양단 중 타단에 결합되는 제2플랜지(450)를 포함하고, 상기 벨로우즈본체(100)는 다수개의 원통부재가 겹쳐져 구성되며, 상기 다수개의 원통부재 사이에는 진공이 형성되거나 유체에 의한 압력이 형성되고, 상기 다수개의 원통부재 중에서 어느 하나의 원통부재의 일단 및 다른 하나의 원통부재의 일단은 서로 이격되어 상기 제1플랜지(400)의 다른 위치에 각각 결합된다. 이와 같은 본 고안에서는 다수개의 원통부재가 겹쳐져 하나의 벨로우즈본체(100)를 형성하여 어느 하나의 원통부재가 손상되더라도 가스의 누출이 방지되고, 특히 다수겹의 원통부재 사이에 진공이 형성되거나 유체에 의한 압력이 형성되어 어느 한겹의 원통부재가 손상되더라도 다른 한겹의 원통부재가 보호되어 가스의 누출이 보다 확실하게 방지될 수 있으며, 벨로우즈의 내구성이 향상되는 장점이 있다.

Description

다중관 벨로우즈 조립체{multi-pipe bellows assembly and manufacturing method thereof}

본 고안은 벨로우즈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다겹으로 구성되고 각박판이 서로 다른 지점에서 플랜지와 용접되는 다중관 벨로우즈에 관한 것이다.

벨로우즈(bellows)는 주름관 형태로 제작된 탄성체로서 주로 진동, 소음 또는 열변형을 흡수할 목적으로 개발되어 사용되고 있다. 특히 금속제 벨로우즈 튜브는 우주항공산업, 반도체 제조, 원자력 설비 등의 다양한 산업분야에서 고진공, 신축성, 복원성, 진동흡수가 요구되는 정밀기기 등에 사용되고 있으며, 결합부위에 이물질의 침투를 방지하며, 진동이나 충격을 완충하거나 흡수하는 목적으로 사용되고 있다.

이러한 벨로우즈의 구조는 신축 운동과 굽힘 운동이 가능한 주름 구조로서, 일반적으로, 신축 운동과 굽힘 운동이 가능한 주름부를 구비한 파이프 형상의 본체와, 상기 본체의 일단부에 결합되는 고리 형상의 제1 플랜지와, 상기 본체의 타단부에 결합되는 고리 형상의 제2 플랜지를 포함하여 구성된다.

따라서, 상기 주름부의 신축 운동과 굽힘 운동에 의하여 상기 제1 플랜지에 대한 상기 제2 플랜지의 상대 거리 및 방향은 변동될 수 있다. 이러한, 벨로우즈 조립체는, 상기 본체를 기준으로 내부와 외부를 물리적으로 차단하고, 상기 제1 플랜지에 대한 상기 제2 플랜지의 상대적인 위치 이동 또는 자세 변화가 요구되는 경우에 많이 사용된다.

특히, 상기 본체가 얇은 금속 판 또는 얇은 금속 관으로 제작되는 경우에는, 상기 본체 내외에 큰 압력차가 존재하거나, 상기 본체의 내부 또는 외부에 고온의 열원이 존재하는 경우에 많이 사용되고 있다.

종래의 벨로우즈 조립체는 상기 본체의 내부 또는 외부에 부식성 기체 또는 액체가 존재하는 경우에 그 기체나 액체가 상기 본체의 표면에 직접 접촉하여 본체의 부식이 빠르게 진행되며, 작동 스트레스로 인한 파손이 발생되면 내부 가스가 외부로 쉽게 누출될 수 있다는 문제점이 있다.

물론 누출된 가스는 가스검출기로 검출할 수도 있으나, 이미 누설된 가스는 환경에 악영향을 미치며 가스의 종류에 따라 별도의 검출기를 사용해야 하므로 검출과정이 번거로운 문제점이 있다.

본 고안은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 벨로우즈 조립체를 다수겹으로 구성하고 다수겹의 본체 사이에 진공 또는 유체에 의한 압력을 형성하여 벨로우즈 조립체 내부의 가스가 외부로 유출되는 것을 방지하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 벨로우즈 조립체를 구성하는 다수겹의 본체 사이의 압력변화를 감지하여 벨로우즈의 파손여부를 확인할 수 있도록 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징에 따르면, 본 고안은 주름관 형상의 벨로우즈본체와, 상기 벨로우즈본체의 양단 중 어느 일단에 결합되는 제1플랜지와, 상기 벨로우즈본체의 양단 중 타단에 결합되는 제2플랜지를 포함하고, 상기 벨로우즈본체는 다수개의 원통부재가 겹쳐져 구성되며, 상기 다수개의 원통부재 사이에는 진공이 형성되거나 유체에 의한 압력이 형성되고, 상기 다수개의 원통부재 중에서 어느 하나의 원통부재의 일단 및 다른 하나의 원통부재의 일단은 서로 이격되어 상기 제1플랜지의 다른 위치에 각각 결합된다.

상기 어느 하나의 원통부재 일단은 상기 제1플랜지의 외주면에 결합되고, 상기 다른 하나의 원통부재의 일단은 상기 제1플랜지의 내주면에 결합된다.

서로 이격되어 상기 제1플랜지의 서로 다른 위치에 각각 결합된 어느 하나의 원통부재 일단과 다른 하나의 원통부재 사이에는 압력센서, 압력센서 삽입부 또는 검출관이 구비된다.

위에서 살핀 바와 같은 본 고안에 의한 다중관 벨로우즈 조립체에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

본 고안에서는 다수개의 원통부재가 겹쳐져 하나의 벨로우즈본체를 형성하여 어느 하나의 원통부재가 손상되더라도 가스의 누출이 방지되고, 특히 다수겹의 원통부재 사이에 진공이 형성되거나 유체에 의한 압력이 형성되어 어느 한겹의 원통부재가 손상되더라도 다른 한겹의 원통부재가 보호되어 가스의 누출이 보다 확실하게 방지될 수 있으며, 벨로우즈의 내구성이 향상되는 효과가 있다.

그리고, 본 고안에서는 다수겹의 원통부재 사이에 진공이 형성되거나 유체에 의한 압력이 형성되므로, 벨로우즈 내부의 가스유출이 없더라도, 작업자는 원통부재 사이의 압력변화를 통해 벨로우즈의 파손여부를 확인할 수 있고, 이는 특정 종류의 가스를 검출하는 것이 아니므로 보다 간편하고 정확한 가스 검출여부 확인이 가능해지는 장점이 있다.

또한, 본 고안에서는 다수개의 원통부재의 일단이 서로 이격되어 서로 다른 위치에서 플랜지와 용접되므로, 그 사이에 검출관 또는 압력센서의 일단을 용이하게 결합할 수 있고, 이에 따라 가스 검출 작업을 위한 구조가 간소화되고, 검출작업이 용이해지는 효과가 있다.

그리고, 본 고안에서는 다수개의 원통부재가 겹쳐진 상태로 함께 성형되고 그 일단의 이격된 사이를 통해 압력이 형성되므로, 다수개의 원통부재 사이의 밀착도가 낮으면서도, 벨로우즈본체의 전체 두께가 얇게 형성될 수 있어, 벨로우즈본체가 차지하는 부피가 줄어들고, 결과적으로 벨로우즈 조립체의 공간활용률이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 고안에 의한 다중관 벨로우즈를 구성하는 벨로우즈몸체의 바람직한 실시예의 구성을 보인 단면사시도.
도 2는 본 고안 실시예의 구성을 보인 단면도.
도 3은 본 고안 실시예에 압력센서가 연결된 모습을 보인 예시도.
도 4 내지 도 12는 본 고안에 의한 다중관 벨로우즈를 제작하는 과정을 순차적으로 보인 작업상태도.

이하에서는 상기한 바와 같은 본 고안에 의한 다중관 벨로우즈 조립체 및 이의 제조방법의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1에는 본 고안에 의한 다중관 벨로우즈를 구성하는 벨로우즈몸체의 바람직한 실시예의 구성이 단면사시도로 도시되어 있고, 도 2에는 본 고안 실시예의 구성이 단면도로 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바에 따르면, 본 고안에 의한 다중관 벨로우즈 조립체는 크게 벨로우즈본체(100)와 그 양단에 각각 결합되는 제1플랜지(400) 및 제2플랜지(450)로 구성된다. 그리고 이들 결합체는 상기 벨로우즈본체(100)에 형성된 주름부(210,310)에 의해 신축과 굽힘이 가능하다. 이하에서는 이들 구조에 대해 순차적으로 살펴보기로 한다.

먼저 벨로우즈본체(100)는 외주면에 주름부(210,310)가 형성되어 주름관 형상으로 형성되는데, 상기 주름부(210,310)는 산부 및 골부가 연속적으로 형성되는 것으로 그 개수에는 제한이 없다.

상기 벨로우즈본체(100)는 금속재질로 형성되고, 상기 벨로우즈본체(100)는 다수개의 원통부재가 겹쳐져 구성된다. 본 실시예에서 상기 벨로우즈본체(100)는 제1원통부재(200) 및 제2원통부재(300) 2개로 구성되나, 3개 이상의 원통부재가 겹쳐질 수도 있다. 이하에서는 제1원통부재(200) 및 제2원통부재(300)로 구성된 벨로우즈본체(100)를 예로 들어 설명하기로 한다.

도 1에서 보듯이, 상기 벨로우즈본체(100)는 외부에 구비되는 제1원통부재(200)와 상기 제1원통부재(200) 내측에 구비되는 제2원통부재(300)로 구성된다. 상기 제1원통부재(200) 및 제2원통부재(300)에 형성된 주름부(210,310)는 서로 같은 위치에 동일한 형상으로 형성된다.

상기 제1원통부재(200) 및 제2원통부재(300) 사이에는 미세한 이격공간(S)이 형성된다. 상기 이격공간(S)에는 진공이 형성되거나 퍼지가스(purge gas) 등 유체에 의한 압력이 형성될 수 있다. 상기 퍼지가스는 스팀, 질소, 공기 등 다양한 예가 가능하나, 본 실시예에서는 질소 가스 퍼지를 이용한다.

이와 같은 이격공간(S)의 진공이나 유체에 의한 압력은 상기 제1원통부재(200) 또는 제2원통부재(300) 중 어느 하나에 크랙이 발생하더라도 다른 하나에 가스가 접촉하여 함께 부식되거나 손상되는 것을 방지하는 역할을 하며, 아래에서 설명될 압력센서(600)에 의해 이격공간(S)의 압력변화를 감지함으로써 벨로우즈본체(100)의 손상여부를 알 수 있도록 한다.

도 1 및 도 2에서 보듯이, 상기 제1원통부재(200)의 일단(220) 및 제2원통부재(300)의 일단(320)은 서로 이격된다. 보다 정확하게는, 상기 제1원통부재(200)의 일단(220)과 제2원통부재(300)의 일단(320)은 서로 상하/좌우 위치가 서로 다르게 형성되는 것인데, 이러한 구조를 통하여 상기 상기 제1원통부재(200)의 일단(220) 및 제2원통부재(300)의 일단(320)은 후술할 제1플랜지(400)의 다른 위치에 각각 결합(용접)될 수 있다.

상기 벨로우즈본체(100)의 양단에는 각각 제1플랜지(400)와 제2플랜지(450)가 결합된다. 상기 제1플랜지(400) 및 제2플랜지(450)는 링형상으로 형성되고, 상기 벨로우즈본체(100)와 제1플랜지(400) 및 제2플랜지(450) 사이의 결합은 용접을 통해 이루어질 수 있다.

이때, 상기 제1플랜지(400)와 상기 벨로우즈본체(100) 사이의 용접은 두 부분에서 이루어질 수 있는데, 보다 정확하게는 상기 제1원통부재(200)의 일단(220) 및 제2원통부재(300)의 일단(320)은 서로 이격되므로 서로 다른 위치에서 각각 제1플랜지(400)에 용접되는 것이다.

도 2에 잘 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 상기 제1원통부재(200)의 일단(220)은 제1플랜지(400)의 외주면에 용접되고, 상기 제2원통부재(300)의 일단(320)은 제1플랜지(400)의 내주면 일측에 용접된다. 이와 같이 본 실시예에서 상기 제1플랜지(400)에 용접되는 벨로우즈본체(100)의 일단은 2개의 웰딩포인트(W1,W2)를 갖게 된다.

그리고, 도 3에서 보듯이, 상기 제1원통부재(200)의 용접부분(W1)과, 제2원통부재(300)의 용접부분(W2) 사이에는 압력센서(600)가 직접 연결되거나 압력센서(600) 삽입부가 선택적으로 결합될 수 있고, 또는 검출관(500)이 설치될 수도 있다. 이에 따라 상기 제1원통부재(200) 및 제2원통부재(300) 사이에 형성된 이격공간(S)이 상기 압력센서(600)와 연결될 수 있고, 이격공간(S)의 압력변화가 압력센서(600)를 통해 감지될 수 있다. 참고로 도면에서는 압력센서(600) 삽입부 및 검출관의 도면부호를 동일하게 500으로 표현하였다.

한편, 상기 벨로우즈본체(100)의 타단은 제2플랜지(450)와 결합된다. 도 2에서 보듯이, 상기 벨로우즈본체(100)의 타단은 제1원통부재(200)의 일단(220) 및 제2원통부재(300)의 일단(320)이 이격되지 않은 상태이므로, 하나의 용접부분을 갖게 된다.

이하에서는 본 고안에 의한 다중관 벨로우즈 조립체의 제조방법에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 4 내지 도 12에는 본 고안에 의한 다중관 벨로우즈를 제작하는 과정이 순차적으로 도시되어 있다.

이에 보듯이, 먼저 제1원통부재(200)를 성형하기 위한 금형이 배치되는 제1준비단계가 선행된다. 상기 금형은 상기 제1원통부재(200)의 모재가 되는 금속원통부재(편의를 위해 이하 '제1원통부재(200)'라 함)를 가압하여 첫번째 주름부(210)를 성형하기 위한 것으로, 상기 제1원통부재(200)의 외주면을 가압하게 된다.

구체적으로 살펴보면, 한 쌍의 금형을 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 제1원통부재(200)의 외주면에 배치하고, 이와 동시에 제1원통부재(200)의 내측에도 외측 방향으로 가압하기 위한 구조(미도시)가 준비된다.

이어서, 상기 금형에 의해 상기 제1원통부재(200)의 외주면이 가압되고, 상기 제1원통부재(200)에 제1주름부(210)가 성형되는 제1성형단계가 이루어진다. 도 5에서 보듯이, 상기 금형의 하강과 함께, 제1원통부재(200)의 내측에서도 상기 금형 방향으로 가압하게 되는데, 이는 유체를 제1원통부재(200)의 내주면에 분사하여 내압을 제공하는 방식으로 이루어질 수도 있다.

다음으로, 상기 제1원통부재(200) 내부로 제2원통부재(300)를 삽입하여 이중관을 형성시키는 이중관조립단계가 이루어진다. 여기서 상기 제2원통부재(300)는 주름부(310)가 형성되지 않은 금속원통부재(편의를 위해 이하 '제2원통부재(300)'라 함)이다.

이때, 상기 제2원통부재(300)의 적어도 일부는 상기 제1원통부재(200)의 외부로 노출되도록 서로 조립된다.(도 7참조) 이는 후에 서술될 절단가공의 편의를 위한 것이다.

그리고, 도 7에서 보듯이, 제1원통부재(200) 및 제2원통부재(300)로 구성되는 이중관을 성형하기 위한 금형이 배치되는 제2준비단계가 이어지고, 앞선 제1성형단계와 마찬가지로, 상기 이중관을 가압하여 상기 이중관에 앞서 성형한 첫번째 주름부(210)와 인접하여 두번째 주름부(210,310)를 성형하는 제2성형단계가 이루어진다.(도 8참조) 이때, 상기 제1원통부재(200) 및 제2원통부재(300)가 함께 가공되므로 제1원통부재(200)의 주름부(210) 및 제2원통부재(300)의 주름부(310)가 동일한 위치 및 형상으로 성형된다.

이어서, 도 9 및 도 10에서 보듯이, 상기 이중관 및 금형이 상대이동하여 상기 제2주름부(310)에 인접한 위치에 세번째 주름부(210,310)를 성형하는 제3성형단계가 이루어지며, 이러한 제2성형단계 및 제3성형단계가 반복수행되어 다수의 주름부(210,310)를 성형하는 반복성형단계가 이어진다.

그리고, 도 11에서 보듯이, 이중관의 절단단계가 이어지는데, 절단은 두 부분(A,B)에서 이루어진다. 보다 구체적으로는, 상기 제1원통부재(200)의 일단(220) 및 제2원통부재(300)의 일단(320)이 서로 이격되도록 상기 이중관의 일단을 절단하고(A절단선), 타단은 단순하게 하나의 절단면을 갖도록 절단된다.(B절단선)

이와 같은 절단공정에 의해, 상기 제1원통부재(200)의 일단(220) 및 제2원통부재(300)의 일단(320)은 서로 이격된 상태가 되는데, 도 12에서 보듯이 상기 제1원통부재(200)의 일단(220) 및 제2원통부재(300)의 일단(320)은 그 상하위치 및 좌우위치가 서로 다르게 형성된다.

이어서, 상기 서로 이격된 상기 제1원통부재(200)의 일단(220) 및 제2원통부재(300)의 일단(320)은 각각 제1플랜지(400)의 서로 다른 위치에 용접된다.(용접단계) 보다 정확하게는 상기 제1원통부재(200)의 일단(220)은 제1플랜지(400)의 외주면에 용접되고, 상기 제2원통부재(300)의 일단(320)은 제1플랜지(400)의 내주면 일측에 용접된다. 이와 같이 상기 제1플랜지(400)에 용접되는 벨로우즈본체(100)의 일단은 2개의 웰딩포인트(W1,W2)를 갖게 된다.

상기 용접단계에 이어, 상기 이중관의 사이에 진공이 형성되도록 하거나, 퍼지가스를 주입하여 압력이 형성되도록 하는 공정이 이루어진다.(이중관가공단계) 이러한 작업은 서로 이격되어 있는 제1원통부재(200)의 일단(220) 및 제2원통부재(300)의 일단(320) 사이를 통해 용이하게 이루어질 수 있다.

물론, 본 이중관가공공정은 제1원통부재(200)의 일단(220) 및 제2원통부재(300)의 일단(320) 사이에 검출관(500, 도 2참조) 또는 압력센서(600)의 삽입부(500, 도 12참조)를 설치하고 이를 통해 이루어질 수도 있다. 이는 상기 검출관의 일단 또는 압력센서(600) 삽입부의 일단이 상기 서로 이격된 상기 제1원통부재(200)의 일단(220) 및 제2원통부재(300)의 일단(320) 사이에 위치되기 때문이다.

본 고안의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 고안의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

100: 벨로우즈 본체 200: 제1원통부재
300: 제2원통부재 400: 제1플랜지
450: 제2플랜지

Claims

주름관 형상의 벨로우즈본체와,
상기 벨로우즈본체의 양단 중 어느 일단에 결합되는 제1플랜지와,
상기 벨로우즈본체의 양단 중 타단에 결합되는 제2플랜지를 포함하고,
상기 벨로우즈본체는 제1원통부재 및 제2원통부재가 겹쳐져 구성되며,
상기 제1원통부재 및 제2원통부재 사이에는 진공이 형성되거나 유체에 의한 압력이 형성되고,
상기 제1원통부재의 일단 및 제2원통부재의 일단은 그 상하위치 및 좌우위치가 서로 다르게 형성되어, 상기 제1원통부재의 일단은 상기 제1플랜지의 외면에 결합되고 상기 제2원통부재의 일단은 상기 제1플랜지의 내면에 결합되되,
상기 제1원통부재의 일단은 상기 제1원통부재의 주름부의 일부가 절결되어 상기 주름부를 구성하는 산부에 형성되어 상기 산부가 돌출된 높이만큼 상기 제2원통부재 보다 벨로우즈본체의 외측으로 더 돌출되고,
상기 제2원통부재의 일단은 상기 제1원통부재의 일단 보다 상기 벨로우즈본체의 길이방향을 따라 더 돌출되며,
서로 이격된 상기 제1원통부재의 일단 및 제2원통부재의 일단 사이에는 압력센서의 삽입부 또는 검출관의 일단이 구비되되 상기 삽입부 또는 검출관의 일단은 상기 제1플랜지를 관통하여 상기 제1플랜지의 내면에 결합된 상기 제2원통부재의 일단을 향하도록 구비됨을 특징으로 하는 다중관 벨로우즈 조립체.
제 1 항에 있어서, 상기 원통부재는 제1원통부재 및 제2원통부재가 겹쳐져 이중관으로 구성되고, 상기 제1원통부재 및 제2원통부재 사이에는 미세한 이격공간이 형성되며, 이격공간에는 퍼지가스(purge gas)에 의한 압력이 형성됨을 특징으로 하는 다중관 벨로우즈 조립체.