KR20100021661A

KR20100021661A - 파이프 연결을 위한 연결 장치

Info

Publication number: KR20100021661A
Application number: KR1020107001079A
Authority: KR
Inventors: 노베르트 펠터
Original assignee: 바이드만 리미티드
Priority date: 2007-06-18
Filing date: 2007-06-18
Publication date: 2010-02-25
Also published as: BRPI0721838B1; EP2162662A1; WO2008154951A1; CN101711322B; ATE550588T1; CN101711322A; EP2162662B9; PL2162662T3; DK2162662T3; JP2010530507A; KR101377848B1; ES2384991T3; US20100127493A1; BRPI0721838A2; CA2690214A1; EP2162662B1

Abstract

연결장치는 하나의 실린더형 파이프(10) 또는 파이프섹션을 하나의 연접체(連接體)(20)에 연결시켜주는 장치이다. 연접체(20)는 전면(前面)(24)에서부터 시작되는 제1의 원뿔형 홈(bore)(23), 원뿔형 홈(23)에 접하며 파이프(10) 수용을 위하여 구비된 제1의 실린더형 홈(21), 제1의 실린더형 홈(21)에 접하며 지름의 크기는 보다 작은 제2의 실린더형 홈(22)을 구비한다. 커버너트(30)는 파이프(10) 또는 파이프섹션을 위한 홈(31)을 구비한다. 또한 커퍼너트(30)를 연접체(20)의 반대방향 나삿니(28)에 나사고정(screw) 시켜주는 나삿니(38)를 구비하며, 연접체(20)의 원뿔형 홈(23)과 반대방향으로 좁아지는 원뿔형 홈(33)을 구비한다. 파이프(10) 또는 파이프섹션 끝에는 파이프(10) 중 사방으로 바깥쪽으로 돌출된 부분(11)이 이웃하고 있는데, 이 부분은 커버너트(30)의 원뿔형 홈(33)과 상호작용하며 이 홈과 동일한 형태이나 홈에 대해 좌우대칭으로 배치되어 있는 텐셔닝면(12)을 구비한다. 중간링은 파이프(10) 또는 파이프섹션을 위한 홈(51)을 구비한다. 중간링(50)은 파이프(10) 중 사방으로 바깥쪽으로 돌출된 부분(11)과 연접체(20) 사이에 배치되어 있다. 그리고 연접체(20)의 전면(24)에 의해 지지된다.

Description

파이프 연결을 위한 연결 장치{CONNECTING ARRANGEMENT FOR A PIPE UNION}

본 발명은 하나의 실린더형 파이프 또는 파이프섹션을 하나의 연접체에 연결시켜주는 연결장치에 관한 것으로, 전면에서 시작되는 제1의 원뿔형 홈과 이 원뿔형 홈에 접하며 파이프 수용을 위하여 구비된 제1의 실린더형 홈과 이 실린더형 홈에 접하며 지름의 크기는 보다 작은 제2의 실린더형 홈을 구비하는 연접체, 파이프 또는 파이프섹션을 위한 홈을 구비하는 커버너트로 커퍼너트를 연접체의 반대방향 나삿니에 나사고정 시켜주는 나삿니를 구비하며 연접체의 원뿔형 홈과 반대방향으로 좁아지는 원뿔형 홈을 구비하는 커버너트, 파이프 또는 파이프섹션의 끝부분에 이웃하는 사방으로 바깥쪽으로 돌출된 부분 즉, 커버너트의 원뿔형 홈과 상호작용하며 이 홈과 좌우대칭으로 배치되어 있는 텐셔닝면을 구비한 돌출된 부분으로 구성된 연결장치에 관한 것이다.

이와 같은 연결장치는 파이프 연결을 가능케 한다. 특히 금속 소재의 파이프관을 파이프관을 위한 수용구를 구비한 연접부에 연결시켜 준다. 파이프관은 파이프관 끝부분과 이웃하는 사방으로 바깥쪽으로 돌출되는 부분를 구비한다. 파이프는 이 부분에서 변형되거나 원칙적으로 압착 된 것이다.

연접부와 나사고정 가능한 커버너트는 형태변형된 파이프관 끝부분의 연접 시 회전 가능하며 그 결과 커버너트와 연접부 사이에 위치한 돌출된 이 부위에 대하여 축방향운동을 한다. 커버너트 내에 존재하는 원뿔형 홈 즉, 돌출된 부위의 텐셔닝면과 좌우대칭으로 배치되어 홈은 돌출된 부분이 연접부로 당겨지고 나사고정 방식으로 그 곳에 고정될 수 있게 해준다.

이러한 원리는 예를 들어 DE 195 11 063 C2에 공개된 바 있다. 파이프의 돌출된 부분은 커버너트의 원추각과 좌우대칭으로 배치되어 텐셔닝면을 구비한 골과 연접부의 원뿔형 홈에 지지하고 있는 기타 원추형 부위들을 갖추고 있어 이 지점에서도 안전한 결합이 가능하다. 개별 실시예에서는 이뿐 아니라 파이프의 외부 벽면, 커버너트의 안쪽 벽면, 연접부의 위쪽 전면 사이에 남아 있는 빈공간에 링형태 또는 얇은 원판 형태로 파이프 주위를 감싸는 다양한 형태의 개스켓이 제안된다.

DE 101 24 874 A1에는 파이프관에 연접부 끝부분을 감싸는 링돌기에 의한 파이프 연결이 공개되어 있다. 여기에서 가능한 견고한 봉인이 이뤄지게 하기 위하여 연접부 내 원뿔형 홈 내 한 부분에 링형태로 감싸는 개스켓이 유입된다. 또한 커버너트와 링돌기 사이에 감싸는 지지링이 투입되어 조립 시 파이프가 함께 돌아가는 현상이 방지되고 경사가 상이해도 규격화된 커버너트 사용이 가능하다.

여기에서는 파이프 끝부분의 안쪽지름에 강한 물림이 일어나거나 조립 시 부정확성 그리고/또는 개별 요소들의 연결 시 불리한 에너지전달(flux of force)이 발생될 수 있다는 점이 문제다.

따라서, 본 발명의 과제는 조립 과정 중에 보다 유리한 에너지전달을 가능케 하는 실린더형 파이프 또는 파이프섹션과 연접체의 연결장치를 제공하는 것이다.

이 과제는 본 발명에 입각에 입각하여 연결장치가 하나의 중간링을 구비하며, 이 중간링이 파이프 또는 파이프섹션을 위한 홈을 구비하며, 파이프 또는 파이프섹션이 사방으로 바깥으로 돌출된 부위와 연접체 사이에 배치되며, 중간링이 연접체의 전면에 의해 지탱되고 있을 때 달성된다.

상기 방법을 통해 목표는 놀랍게 달성된다. 정의한 특성을 그대로 반영한 중간링의 구비를 통하여 연결장치가 제공해야 하는 기능들을 서로 분리시킬 수 있다. 그 기능 중에는 특히 봉인기능이 있는데, 이 기능은 각 구성요소에 서로 다른 특성이 부여됨으로써 연결과정으로부터 분리될 수 있다.

DE 101 24 874 A1과 달리 2개의 원추형 면을 상호봉인 할 필요가 없는데, 돌출된 전체 부위가 연접부의 원뿔형 홈에 더 이상 삽입되어야 하지 않으며, 대신 바깥 쪽에서 그 사이에 배치되어 있는 중간링에 의해 지탱되면 되기 때문이다.

중간링은 연결장치의 다양한 기능들 간 분리뿐 아니라 파이프의 물림제한 역시 가능케 한다. 기존 기술로는 연접부의 연결 시 파이프의 아래쪽 끝부분이 어느 지점까지 유입될 수 있는지가 정확하게 정의되지 않았다. 경우에 따라서 연접부의 안쪽 전면이 물림제한면의 역할을 담당하기도 하는데, 이 경우 과조립이 야기 될 수 있다.

본 발명에 입각한 중간링 적용 시에는 이 전면과 파이프의 아래쪽 끝부분 사이에 작은 여유공간이 의도적으로 유지되며, 이 공간은 돌출된 부위 생산 시 생산오차 상쇄에 활용될 수 있다.

더 나아가 선호되는 한 실시형태에서는 연결장치 내에 유연한 개스켓을 설치하여 이 유연한 개스켓을 중간링에 의해 지탱하게 할 수도 있다. 이 유연한 개스켓 역시 돌출된 부분과 공간적으로 분리될 수 있다. 그 외에도 연결장치가 사방으로 바깥쪽으로 돌출된 파이프의 부분이 커버너트의 원추형 홈과 반대방향으로 향하는 면에 하나의 접촉면을 구비하며, 중간링이 이 접촉면을 위한 받침면을 구비하며, 접촉면과 받침면이 서로 좌우대칭적으로 형성될 경우 특히 유리하다.

이때 접촉면은 접촉면의 경사가 수평에 대하여 10°와 15° 사이이며 특히 11°일 경우가 특히 흥미로운데, 이때 경사는 파이프축 방향으로 위쪽으로 향하게 즉, 파이프의 돌출된 부분 뒤 쪽에 백인터셉션이 발생하게 된다.

이 방식에 의해 가해지는 힘의 분배와 작용방향이 개선 가능하게 된다.

이상적으로는 파이프에 가해지는 힘이 커버너트의 텐셔닝면에 수직으로 작용한다. 기존의 연결방식에서는 그러나 가해지는 힘이 이 면에 대하여 45° 각도로 작용한다. 본 발명에 입각한 연결장치를 통해서는 이 각을 30에서 35°까지 줄일 수 있고 그 결과 가해지는 힘 중 방사방향으로 향하는 분력이 감소하게 된다.

10에서 15° 상당의 선호되는 각의 크기는 이 각보다 더 큰 각의 달성을 위해서는 상당히 큰 기계적인 개입이 전제되며 이 각이 기술적으로 목표한 각과 실질적으로 실현 가능한 각 사이의 가장 적당한 합일점을 이루기 때문에 선호된다.

이러한 크기의 각은 상대적으로 동질적 에너지전달을 가능케 한다.

시스템의 과조립은 중간링의 선호되는 배치를 통해 확실하게 방지된다. 사용자에게는 그 외에도 연결되어야 할 파이프가 중간링에 의해 연접부에 장착되고 이상적인 연결이 완료되면 이를 알리는 신호를 수신하게 된다.

돌출 부분에서 파이프 내부윤곽선의 변형은 최소화 변형이다. 그 결과 흐름은 최소한으로 방해된다. 그 결과 소음발생이 무엇보다 성공적으로 방지된다.

기술된 돌출부분의 형태달성은 상대적으로 적은 힘을 들여 달성될 수 있으므로 파이프변형에 들여야 하는 힘 역시 작아지게 된다.

본 발명에 의하면, 조립 과정 중에 보다 유리한 에너지전달을 가능케 하는 실린더형 파이프 또는 파이프섹션과 연접체의 연결장치를 얻을 수 있다.

이하에서는 본 발명에 입각한 한 실시예가 도면에 입각하여 기술된다.
도 1은 본 발명에 입각한 한 실시예로서의 연결장치의 단면도이다.
도 2는 상세 기술을 위한 도 1의 일부분을 확대한 도면이다.
도 3은 도 2의 일부분을 확대한 도면이다.

도 1에는 하나의 파이프(10)와 하나의 연접체(20)의 연결이 자세히 도시된다. 파이프(10)는 실린더형태다. 도 1에서는 예로 파이프(10)의 아래쪽 끝을 도시하는데, 이 끝은 명백히 더 길 수도 있고 파이프관장치의 일부분일 수도 있다.

이 파이프(10)는 연접체(20)에 끼워 결합하게 된다. 연접체(20)는 이를 위하여 파이프(10)를 끼워 넣을 수 있는 정확한 규격을 갖는 제1의 실린더형 홈(21)을 구비한다. 또한 보다 작은 지름을 갖는 제2의 홈(22)도 구비한다. 제2의 홈(22)은 연접체(20)의 안 쪽 방향으로 제1의 홈을 연장한다. 결과적으로 파이프(10)의 내부에 존재하는 매체는 제2의 홈(22) 안으로 이동하여 그곳에서 다음 장소로 보내질 수 있게 된다.

또한 제1의 홈(21)과 제2의 홈(22)을 분리시켜주는 전면(25)이 구비된다.

또 다른 전면(24)이 연접체(20)의 외부표면으로 존재한다. 이때 제1의 바깥쪽에 위치한 실린더형 홈(21)이 전면(24) 방향으로 개방되는 원뿔형 홈(23)으로 연장된다.

연접체(20)는 그 외에도 나삿니(28)를 구비하고 있으며, 이 나삿니(28)는 반대 방향으로 난 나삿니(38)와의 나사결합에 사용되는데 이와 관련하여서는 이하에서 보다 상세히 기술된다.

연접체(20)의 나삿니(28)에 반대 방향으로 난 나삿니(38)를 갖는 커버너트(30)를 나사고정 시킬 수 있다. 커버너트(30)는 파이프(10)가 통과하는 홈(31)을 구비한다. 홈(31)과 나삿니(38) 사이에는 홈이 커버너트(30)를 통하여 원뿔형 홈(33)으로서 연접체(20)로 연장되는 섹션이 존재한다.

이 섹션에서 파이프(10)는 끝부분에 사방으로 바깥쪽으로 돌출된 부분(11)을 구비한다. 이 돌출된 부분(11)은 파이프의 압착을 통해 달성된다. 파이프(10)의 안쪽지름은 도 1에 도시된 바와 같이 이 부분(11)에서 다소 커질 수 있다. 사방으로 바깥쪽으로 돌출된 부분(11)은 파이프(10) 둘레에 균일하게 형성되어 있다.

돌출된 활꼴 부분은 위쪽, 그러니까 연접체(20)에 면하는 쪽에 커버너트(30)의 원뿔형 홈(33)에 맞으며 이 홈과 좌우대칭적인 텐셔닝면(12)을 구비한다. 이 텐셔닝면(12) 역시 이러한 특성에 따라 원추형으로 형성되며 아래로 연접체(20) 방향으로 연장된다.

파이프(10)의 아래쪽을 볼 경우 사방으로 바깥쪽으로 돌출된 부분(11)이 우선 가장 가까이에 있는 수평적인 면 즉, 접촉면(13)을 구비하는데, 이 접촉면(13)에 대해서는 이하에서 보다 상세히 기술될 것이다. 접촉면(13)은 여기에서 원추형 받침면(14)으로 이어진다.

파이프(10) 또는 파이프섹션의 사방으로 바깥쪽으로 돌출된 부분(11)과 연접체 사이에는 중간링(50)이 배치되어 있다. 이 중간링(50) 역시 파이프(10)를 위한 홈(51)을 구비하며 파이프(10)를 감싼다. 중간링(50)은 어댑터요소 또는 홀딩링이라고 할 수도 있다.

이 중간링(50)은 감싸는 지지면(52)을 구비하며 중간링(50)이 연접체(20) 위에 놓일 때 이 지지면(52)이 연접체(20)의 전면(24)과 면하게 된다.

그 외에도 중간링(50)은 홈(51)에 면하는 원뿔형 홈(53)을 구비한다. 이 원뿔형 홈(53) 내에서 돌출된 부분(11)은 접촉면(13)을 통해 중간링(50) 위에 놓여 있다.

원뿔형 홈(53)은 돌출된 부분의 원추형 면(14)과 좌우대칭적으로 위치하는 중간링(50)의 원뿔형 홈(53)과 면하며 이 홈으로 연장된다.

중간링(50)은 그 외에도 유연한 개스켓요소(60)를 구비한다. 이 유연한 개스켓요소(60)는 파이프(10)의 외곽 벽면과 연접체(20)의 원뿔형 홈(23)과 중간링(50)의 지지장치 사이에 위치한다. 중간링(50) 역시 파이프(10)의 외곽 벽면에 면하기 때문에 파이프(10)를 감싸는 유연한 개스켓요소(60) 역시 사방으로 바깥쪽으로 돌출된 부분(11)과 지속적으로 기계적으로 분리된다.

도 2에 상기 설명과 관련된 파이프(10)의 아래쪽 부분이 따로 도시된다. 이때 파이프(10)의 안쪽 홈은 도 1과는 달리 균일한 지름을 갖는다.

이 도면은 사방으로 바깥쪽으로 돌출된 부분(11)을 잘 도시한다. 이 부분(11)은 위쪽으로 원뿔형 텐셔닝면(12)이 경계를 이룬다. 원뿔형 텐셔닝면(12)의 이 면은 도 2에 도시된 바와 같이 수직으로 축과 평행한 파이프(10)의 벽면과 함께 약 45° 정도의 각을 이룬다.

파이프(10)의 사방으로 바깥쪽으로 돌출된 부분(11)은 도 3의 B에서 다시 한 번 확대 도시된다.

텐셔닝면(12) 외에도 사방으로 바깥쪽으로 돌출된 부분(11)의 아래쪽이 접촉면에 의해 수용됨을 확인할 수 있다. 이 접촉면(13)은 파이프(10)의 벽면의 축 방향에 대하여 선호적으로 완전히 직각은 아니나 대략적으로 직각을 이루며 전개된다. 자세히 관찰하면 접촉면(13)이 완전한 직각을 이루는 면과 약 10에서 15° 사이의 각을 이루며 도시된 선호적 실시예에서는 11°를 기록하고 있다. 이 때 접촉면(13) 역시 원추형으로 구성되며, 원뿔형 텐셔닝면(12)과 좁아지는 방향은 같으나 상기 언급한 바와 같이 다른 원추각을 갖는다.

이때 어떤 경우에라도 원추면들이 이웃하는 면들로 이어질 때 곡선적인 연결이 발생하도록 즉, 뾰족한 각이 발생하지 않도록 주의해야 한다.

둘 다 원추형 면이며 같은 방향성을 갖는 면들(12와 13) 사이에도 곡선적 연결과 원추형 면(14)이 존재한다.

접촉면(13)이 수평면과 이루는 11° 상당의 각 A 외에도 30° 상당의 각 B가 도시된다. 각 B는 에너지전달을 재현하며 이때 30°가 차등분력(分力)을 도시한다

10 : 파이프 (실린더형)
11 : 사방으로 바깥쪽으로 돌출된 파이프의 부분
12 : 텐셔닝면
13 : 접촉면
14 : 원추형 면
20 : 연접체
21 : 홈 (파이프(10)를 위한 제1의 실린더형 홈)
22 : 홈 (제2의 실린더형 홈으로 지름이 더 작음)
23 : 월뿔형 홈
24 : 전면, 중간링으로 향함
25 : 전면, 파이프(10)로 향함
28 : 커버너트(30)와의 나사고정을 위한 나삿니
30 : 커버너트
31 : 파이프(10)를 위한 홈
33 : 원뿔형 홈
38 : 연접체(20)와의 나사고정을 위한 나삿니
50 : 중간링
51 : 파이프(10)를 위한 홈
52 : 연접체(20)에 대한 지지면
53 : 부분(11)의 접촉면(13)에 면하는 원추부
54 : 부분(11)의 원추형 면(14)에 대한 원추부
60 : 유연한 개스켓요소

Claims

하나의 실린더형 파이프(10) 또는 파이프섹션을 하나의 연접체(20)에 연결시켜주는 연결장치 즉,
전면(24)에서 시작되는 제1의 원뿔형 홈(23)과 이 원뿔형 홈(23)에 접하며 파이프 수용을 위하여 구비된 제1의 실린더형 홈(21)과 이 실린더형 홈(21)에 접하며 지름의 크기는 보다 작은 제2의 실린더형 홈(22)을 구비하는 연접체(20),
파이프(10) 또는 파이프섹션을 위한 홈(31)을 구비하는 커버너트(30)로 커퍼너트(30)를 연접체(20)의 반대 방향 나삿니(28)에 나사고정 시켜주는 나삿니(38)를 구비하며 연접체(20)의 원뿔형 홈(23)과 반대방향으로 좁아지는 원뿔형 홈(33)을 구비하는 커버너트(30),
파이프(10) 또는 파이프섹션의 끝에 이웃하게 구비된 사방으로 바깥쪽으로 돌출된 파이프(10)의 부분(11)으로 돌출된 부분(11)이 커버너트(30)의 원뿔형 홈(33)과 상호작용하며 이 홈과 좌우대칭으로 배치되어 있는 텐셔닝면(12)을 구비한 부분(11)으로 구성된 연결장치로서,
중간링(50)을 구비하며,
중간링(50)이 파이프(10) 또는 파이프섹션을 위한 홈(51)을 구비하며,
중간링(50)이 사방으로 바깥쪽으로 돌출된 파이프(10) 또는 파이프섹션의 부분(11)과 연접체(20) 사이에 위치하며,
중간링(50)이 연접체(20)의 전면(24)에 의해 지탱되는 것을 특징으로 하는 연결장치.
청구항 1에 있어서,
중간링(50)이 유연한 개스켓요소(60)를 구비하며, 유연한 개스켓요소(60)가 파이프(10)의 벽면과 중간링(50)과 연접체(2)의 원뿔형 홈(23) 사이에서 파이프(10)를 감싸는 형태로 위치하는 것을 특징으로 하는 연결장치.
청구항 1 또는 2에 있어서,
연결장치에 의해 연접체(20)에 연결된 파이프(10) 또는 파이프섹션에서 중간링(50)은 한 지지면(52)을 통해 연접체(20)의 전면(24)에 의해 지탱되는 반면, 파이프(10) 또는 파이프섹션의 끝부분은 연접체(20) 내 실린더형 홈(21)에 대하여 여전히 여유공간을 구비할 수 있도록 중간링(50)의 축방향 크기가 정해지는 것을 특징으로 하는 연결장치.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
사방으로 바깥쪽으로 돌출된 파이프(10)의 부분(11)이 커버너트(30)의 원뿔형 홈(33)과 반대 쪽에 접촉면(13)을 구비하며, 중간링(50)이 이 접촉면(13)을 위한 지지면(54)을 구비하며, 접촉면(13)과 지지면(54)이 상호 좌우대칭적이라는 것을 특징으로 하는 연결장치.
청구항 4에 있어서,
접촉면(13)이 원추형태로 동일한 방향으로, 그러나 경우에 따라서는 원뿔형 홈(33)과 다른 각도로 경사져 있는 감싸는 구간을 구비하는 것을 특징으로 하는 연결장치.
청구항 5에 있어서,
중간링(50)의 접촉면(13)의 각도가 수평에 대하여 10°에서 15°인 것을 특징으로 하는 연결장치.
청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
사방으로 바깥쪽으로 돌출된 파이프(10)의 부분(11)이 접촉면(13)으로부터 제2의 원추부(14)로 연결되며, 돌출된 부분(11)의 제2의 원추부(14)의 원추각과 중간링(50)의 원뿔형 홈(53)의 원뿔각이 동일한 좌우대칭적이고 동일한 방향으로 존재하나, 경우에 따라서는 연접체(20)의 원뿔형 홈(23)의 방향이 다르기도 한다는 점을 특징으로 하는 연결장치.
청구항 7에 있어서,
사방으로 바깥쪽으로 돌출된 파이프(10) 또는 파이프섹션의 부분(11)의 제2의 원추부(14)의 원추각과 중간링(50)의 원뿔형 홈(53)의 원뿔각이 각기 20°를 초과, 특히 약 30° (±5°)라는 것을 특징으로 하는 연결장치.