KR20110139666A - 파이프 구조 - Google Patents
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Abstract
파이프 및 파이프 연결부를 포함하는 파이프 구조로서, 상기 파이프 연결부 는 그루브 바닥 (groove bottom)을 갖는 주변 (peripheral) 그루브를 전면에 포함하며, 상기 그루브로 상기 파이프가 삽입되어 상기 파이프가 상기 파이프 연결부 와 용접되는 파이프 구조로서,상기 그루브는 적어도 하나의 관통공에 의해 상기 파이프 연결부 주위 (surrounding)과 연결되는 것을 특징으로 하는, 파이프 구조가 제공된다.
Description
본 발명은 파이프와 파이프 연결부 (coupling)을 갖는 파이프 구조에 관한 것인데, 여기서 상기 파이프 연결부는 전면에 그루브 바닥 (groove bottom)를 갖는 주변 그루브를 포함하며, 이 그루브로 상기 파이프가 삽입되어 파이프 연결부과 용접된다.
이와 같은 파이프 구조는 특히 차량 생산에 널리 사용되고 있다. 예컨대, 상기 파이프는 연료 탱크의 연료를 연료 소비자, 예컨대 인젝션 펌프를 공급하는 내연기관으로 운반한다. 조립 및 추후 수리를 용이하게 하기 위해, 상기 파이프가 보통 상기 파이프 연결부에 고정되게, 분리되지 않도록 결합된다. 이 파이프 연결부는 그 후, 상응하는 접속부 (connection)에, 전술한 예에서는 탱크나 인젝션 펌프와 체결된다. 여기서 상기 접속부는 상기 파이프 연결부로 삽입되어 거기에서 고정된다 (lock).
상기 파이프와 상기 파이프 연결부 사이를 결합시키기 위해, 상기 파이프가 상기 파이프 연결부의 전면으로 삽입되어 여기에서 용접된다. 용접을 위해 소위 마찰 용접 (friction welding)이 사용되는데, 이 마찰 용접에서는 상기 파이프 연결부가 상기 그루브 내의 파이프에 대향되게 회전한다. 여기서 생성되는 마찰열이 파이프 및/또는 파이프 연결부의 물질을 녹여서, 상기 파이프와 파이프 연결부 사이에 접착력 (adhesive force)에 의한 결합을 발생시킨다.
하지만, 많은 경우에 상기 파이프와 파이프 연결부 사이의 용접의 질이 충분하지 않다는 것이 확인되었다. 이것은 파이프 구조의 생산 직후에 확인할 수 없으며, 어느 정도의 동작 기간 후에 확인할 수 있다. 바람직하지 않은 경우에 파이프 구조들을 흐르는, 파이프 유체가 파이프와 파이프 연결부 사이로 누설되는 것을 발견할 수 있는데, 이것은 많은 경우 허용될 수 없다.
본 발명의 과제는 파이프와 파이프 연결부 사이의 고 품질의 용접 결합을 보장하고자 하는 것이다.
이 과제는 그루브가 적어도 하나의 관통공에 의해 파이프 연결부 주변 (surrounding)과 연결되는, 도입부에 설명된 방식의 파이프 구조에 의해 해결된다.
이 관통공에 의해 상기 그루브는 상기 파이프 연결부, 즉,주변 (surrounding)의 틈과 연결되거나 또는 파이프 연결부의 내부, 즉, 추후에 상기 파이프 구조를 흐를 유체가 흐르는 영역과 연결된다.
상기 관통공은 상기 파이프와 상기 파이프 연결부, 즉 상기 그루브의 내측을 상호 접촉시킬 수 있는 영역은 피한다. 하지만, 마찰 용접시 상기 파이프 연결부와 상기 회전하는 파이프 사이에 내포된 공기를 배출하는 것을 가능하게 한다. 이에 의해, 용접 결합 영역에서의 기포 (vacuoles) 생성이 방지된다. 상기 용접 결합은 보다 좋은 품질을 담보한다. 누설이 방지되며 용접 결합의 약화가 줄어든다.
바람직하게, 상기 관통공은 상기 파이프와 상기 파이프 연결부 사이의 용접 영역에서 출발한다. 따라서, 상기 파이프와 상기 파이프 연결부 사이에 포함된 공기가 상기 용접 영역에 부정적 영향을 주지 않고 관통공에 의해 외부로 배출되는 것을 높은 신뢰성으로 보장한다.
바람직하게, 상기 관통공은 상기 그루브 바닥을 적어도 부분적으로 관통한다. 상기 파이프와 상기 파이프 연결부 사이의 마찰 용접이 그루브 바닥에서, 즉, 상기 파이프의 전면과 상기 그루브 바닥 사이에서 이루어지도록 한다. 여기서, 바람직한 방법으로, 상기 파이프의 전면과 상기 그루브 바닥이 소정의 힘으로 상호 가압하여, 마찰 용접을 위해 필요한 높은 온도를 비교적 빨리 도달하는 것이 가능하도록 한다. 만일 상기 관통공이 상기 그루브 바닥을 적어도 일부 관통하면, 여기에 존재하는 모든 공기가 파이프 회전시에 상기 파이프 연결부에 대향하여 상기 관통공을 향해 이동하여 거기에서 배출될 수 있다.
바람직하게, 상기 그루브는 방사상 (radial) 외측벽과 방사상 내측벽 사이에 형성되며 상기 관통공은 상기 벽들 중의 어느 하나에 형성된다. 이것은 고정을 용이하게 한다. 그루브를 한정 짓는 이 벽들은 보통 쉽게 접근 가능하다. 그 후 관통공은 비교적 얇은 물질 강도만을 침투하면 된다. 파이프 연결부가 인젝션 몰딩으로 형성되면, 이 관통공은 인젝션 몰딩 시에 함께 생산될 수 있다.
여기서, 상기 관통공은 상기 방사상 외측벽에 형성되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 상기 파이프 연결부의 내부가 변함없이 유지되고 지금까지 사용되어 최적화된 파이프 연결부의 내부를 위한 형태를 계속 사용할 수 있다.
바람직하게, 상기 관통공은 상기 그루브 바닥과 중첩되거나 또는 이것에 의해 종결된다. 이것은 용접 영역을 그루브 바닥과 결합시키는 것을 보장하는 것이다.
바람직하게, 상기 관통공은 단면의 가장 짧은 길이 (extension)가 적어도 상기 관통공의 길이와 동일한, 길이 및 단면을 갖는다. 이에 의해, 단순하지만 효과적인 방법으로, 상기 관통공이 용접시 공기를 더 이상 배출시키지 않도록 실링 (sealing)한다.
바람직하게, 상기 관통공은 장방형의 단면을 갖는다. 이것을 형태 부여를 쉽게 한다.
상기 관통공이 용해된 물질에 의해 적어도 일부 채워지는 것도 바람직하다. 예컨대 파이프 전면에서 너무 많은 물질이 용해되면, 용해물을 위해 정의된 아웃 플로우 (outflow)가 관통공을 통해 배출된다. 상기 파이프나 상기 파이프 연결부의 내부 직경이 좁아지지 않는다. 나아가, 상기 관통공이 용해물로 채워지면 기계적 고정 (anchoring)이 생긴다.
일반적으로, 관통공은 좋은 용접 표지라고 말할 수 있다. 잘못 설정된 용접 과정이 파괴 검사를 요하지 않고 부품에서 직접 가시적으로 인식될 수 있다. 이것은 허용할 수 없을 정도로 짧은 결합에도 해당된다. 예컨대 관통공에서의 깊이 측정과 같은 후속 과정을 위한 자동 질의도 생각할 수 있다.
본 발명이 바람직한 실시예에 의해 아래에서 도면과 함께 설명되는데, 여기서
도면은 파이프 구조의 부분 도면이다.
도면은 파이프 구조의 부분 도면이다.
파이프 구조 (1)은 파이프 (2)와 파이프 연결부 (3)를 포함한다. 상기 파이프 (2)는 상기 파이프 연결부 (3) 내의 코스 (course)를 보여주기 위해 여기에 점선으로 도시되어 있으며, 이 목적을 위해 그 일부만이 도시된다.
상기 파이프 연결부 (3)는 공지된 방식으로 그 말단부에 고정 구조 (fastening geometry)를 포함하는데, 예컨대 스냅 (snap)과 같은 자세히 도시되지 않은 연결부가 이 고정 구조에 고정될 수 있다.
상기 파이프 연결부 (3)는 다른 단부의 전면에 주변 그루브 (6: peripheral groove)를 포함한다 상기 그루브 (6)는 방사상 (radial) 외측벽 (7)과 방사상 내측벽 (8) 사이에 형성되며, 여기서 상기 방사상 내측벽 (8)은 파이프 접속부 (9:connection)으로 연장되어, 이 접속부에 상기 파이프 (2)가 밀어 넣어질 (push) 수 있다. 여기서의 "파이프"는 강관 (rigid pipe)만을 의미하지 않으며, 상기 접속부 (9)에 밀어 넣어질 수 있는 예컨대 연성 파이프 (flexible pipe)나 호스 (hose)와 같은 것도 의미한다. 상기 접속부 (9)는 밀어 넣는 것을 쉽게 하기 위해 폭이 좁아지는 (tapering) 말단부 (10)를 포함한다. 나아가, 파이프 (2)의 접속부에의 고정을 개선하는 두꺼운 부분 (11)이 마련된다.
상기 그루브 (6)는 그루브 바닥 (12: groove bottoum)을 포함하는데, 상기 파이프 (2)가 상기 그루브 (6)로 삽입되면, 이 그루브 바닥에 상기 파이프 (2)의 전면 (13)이 피팅 (fitting)된다. 그 후, 상기 파이프 (2)가 상기 파이프 연결부 (3)에 대해, 또는 상기 파이프 연결부 (3)가 상기 파이프 (2)에 대해 회전하면 상기 전면 (13)이 소정의 힘으로 상기 그루브 바닥 (12)에 대해 가압되며, 그 후 이에 수반되는 마찰에 의해 상기 전면 (13)과 상기 그루브 바닥 (12) 사이에 온도가 상승한다. 온도는 상기 파이프 (2)와 상기 파이프 연결부 (3)가 상기 그루브 바닥 (12) 영역에서 서로 용접 (weld)될 정도로 상승한다.
상기 방사상 외측벽 (7)에는 다수의 관통공 (14, 14')들이 원주 방향으로 배치되며, 이 관통공들을 통해 상기 그루브 (6)가 파이프 연결부 (3)의 주변 (surrounding)과 결합된다. 이 관통공 (14, 14')들이 상기 방사상 외측벽 (7) 형성되어 있는 것이 도시된다. 방사상 외측벽 (7)에의 형성이 선호되기는 하지만, 상기 관통공 (14, 14')들이 상기 방사상 내측벽 (8)에 형성되는 것도 가능하다. 상기 관통공 (14, 14')들이 양 벽에 모두 형성되는 것도 가능하다.
적어도 도면 좌측에 도시된 관통공 (14')이 상기 파이프 (2)와 상기 파이프 연결부 (3) 사이의 용접 영역, 즉 상기 그루브 바닥 (12)과 상기 파이프 (2) 전면 (13) 사이의 결합부와 중첩 (overlap)된다는 것이 명백히 인식될 수 있다. 만일 관통공 (14, 14')들이 다른 코스 (course)를 가지면, 관통공 (14, 14')들이 상기 파이프 (2)와 상기 파이프 연결부 (3)로부터 상기 그루브 바닥 (12)dfm 적어도 일부 관통하도록 배열할 수도 있다.
상기 관통공 (14, 14')들은 상기 그루브 바닥 (12)과 중첩되거나 이것으로 종결 (conclude)된다. 이에 의해 상기 파이프 (2)의 회전시에 상기 파이프 연결부 (3)에 대해 이 안에 포함될 수 있는 공기가 항상 상기 관통공 (14, 14')들로 운반되어 거기에서 배출될 수 있다.
상기 관통공 (14, 14')들은 장방형의 단면을 갖는다. 이 중 긴 변이 상기 그루브 (6)의 상기 파이프 (2)의 길이 방향 연장 (longitudinal extention)에 대략 평행하다. 짧은 변은 여기에 수직이다. 도면의 양 관통공 (14, 14')의 비교를 통해 알 수 있는 바와 같이, 상기 관통공 (14)의 단면의 더 짧은 길이, 즉 관통공 (14)의 좁은 면 (narrow side)은 방사상 외측벽 (7)의 두께보다 크다. 이 두께가 관통공 (14')의 길이를 정의한다.
이에 의해, 마찰 용접시 너무 많은 물질이 용해되어 이 용해된 물질이 마찰 용접 결합을 방해하는 위험이 방지된다. 용해된 물질 (15)은 상기 관통공 (14)을 부분적으로 채울 수 있다. 이것은 상기 파이프 (2)와 상기 파이프 연결부 (3) 사이의 기계적 고정 (anchoring)을 유지할 수 있다는 점에서 유리하다.
전술된 구조는 많은 장점들을 갖는다:
정의된 통풍에 의해 기포 (vacuoles)의 생성이 방지된다. 용접 결합에 불필요한 용해된 물질의 표적 (target) 배출이 가능하다. 관통공 (14)이 의도적으로 용해된 물질 (15)에 의해 채워진다면 기계적 고정 (anchoring)도 가능하다.
나아가, 상기 관통공 (14)은 좋은 용접 지표가 된다. 잘못 설정된 용접 과정이 파괴 검사를 요하지 않고 부품에서 직접 가시적으로 인식될 수 있다. 이것은 허용할 수 없을 정도로 짧은 결합에도 해당된다.
마지막으로, 상기 관통공을 자동 질의를 위해 예컨대 깊이 측정에 의해, 후속 과정을 위해 사용할 수 있다.
Claims (10)
- 파이프 (2) 및 파이프 연결부 (3)를 포함하는 파이프 구조 (1)로서, 상기 파이프 연결부 (3)는 그루브 바닥 (12:groove bottom)을 갖는 주변 (peripheral) 그루브 (6)를 전면 (5)에 포함하며, 상기 그루브로 상기 파이프 (2)가 삽입되어 상기 파이프 (2)가 상기 파이프 연결부 (3)와 용접되는 파이프 구조로서,
상기 그루브 (6)는 적어도 하나의 관통공 (14, 14')에 의해 상기 파이프 연결부 (3) 주위 (surrounding)과 연결되는 것을 특징으로 하는, 파이프 구조. - 제 1항에 있어서, 상기 관통공 (14, 14')은 상기 파이프 (2)와 상기 파이프 연결부 (3) 사이의 용접 영역에서 출발하는 것을 특징으로 하는, 파이프 구조.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 관통공 (14, 14')은 상기 그루브 바닥 (12)을 적어도 부분적으로 관통하는 것을 특징으로 하는, 파이프 구조.
- 제 1항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 그루브 (6)는 방사상 외측벽 (7)과 방사상 내측벽 (8) 사이에 형성되며 상기 관통공 (14, 14')은 상기 벽들 (7,8) 중의 어느 하나에 형성되는 것을 특징으로 하는, 파이프 구조.
- 제 4항에 있어서, 상기 관통공 (14, 14')은 상기 방사상 외측벽 (7)에 형성되는 것을 특징으로 하는, 파이프 구조.
- 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 상기 관통공 (14, 14')은 상기 그루브 바닥 (12)과 중첩되거나 또는 이것에 의해 종결 (conclude) 되는 것을 특징으로 하는, 파이프 구조.
- 제 1항 내지 제 6항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 관통공 (14, 14')은 단면의 가장 짧은 연장 (extension)이 적어도 상기 관통공 (14, 14')의 길이와 동일한, 길이 및 단면을 갖는 것을 특징으로 하는, 파이프 구조.
- 제 1항 내지 제 7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 관통공 (14, 14')은 장방형의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는, 파이프 구조.
- 제 8항에 있어서, 상기 관통공 (14, 14')은 그 길이 방향 연장이 상기 그루브 (6) 내의 파이프 (2)의 길이 방향 연장과 평행하게 정렬되는 것을 특징으로 하는, 파이프 구조.
- 제 1항 내지 제 9항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 관통공 (14, 14')은 적어도 일부가 용해된 물질 (15)로 채워지는 것을 특징으로 하는, 파이프 구조.
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