KR20140036107A - 플렉시블 조인트 결합구조 - Google Patents

Abstract

산과 골이 교차하는 파형의 주름관인 플렉시블관을 이용한 연결관은 타 배관과 결합 시 누수 또는 누설 없이 연결할 수 있도록 연결구를 설치하여 플렉시블관의 가요성의 장점을 살린 단위 결합체로 하여 사용되는 것이 플렉시블 조인트이다.
그러나 플렉시블관은 골의 내경으로 결정되는 관의 용량의 기준에 비하여 외경은 산으로 결정되기 때문에 부피가 지나치게 비대하다. 따라서 관의 외주 면에 설치되는 각종 연결구 역시 관의 용량 대비 더욱 비대한 크기를 가진다. 이를 줄이고자 주름을 펴고 직관으로 한 외주 면에 연결구의 크기를 줄여 사용하고 있으나 주름을 펴는 공정과 절삭 가공 그리고 소음과 분진으로 인하여 비용과 공해로 문제를 가지고 있다.
따라서 본 발명은 종래의 과중한 원가 부담과 공해 공정을 제거하면서 종래의 것보다 더 효율적이고 경제적인 연결구를 설치할 수 있도록 하고 이에 따른 접합면의 공정을 단순화 하하고 다단계의 접합 구조를 이루면서도 종래의 누수방지 기능을 능가 하는 플렉시블 조인트의 결합구조를 이루려는 것이다.

Description

플렉시블 조인트 결합구조 {an assembly system for the flexible joint}

얇은 금속관에 산과 골의 주름을 반복 연속적으로 형성하여 가요성을 부여한 플렉시블관은 굴절이 용이한 특성으로 다양한 배관 시스템에 적용된다. 그러나 일반적인 타 배관에 직접 연결할 수 없어 플렉시블관(2)의 양단에 결합용 너트(1)를 설치하고 타 배관과 결합할 수 있는 중간 연결구(3)를 이 결합용 너트에 결합하도록 구성된 단위 결합체로 하여 냉온수, 가스, 팬코일, 소방 등의 배관에 타 배관에 연결하는 연결관으로 사용되며 그 목적에 따라 고유의 색을 코팅하거나 피복(7)을 입혀 사용하는 것을 플렉시블 조인트라 한다.

본 발명은 이러한 플렉시블 조인트에 관한 것으로 특히 플렉시블관에 결합용 너트를 설치하는 구조와 중간 연결구와 상호 연결 접합하는 플렉시블관의 끝단 접합면 형성에 관한 것이다.

종래의 플렉시블 조인트는 플렉시블관의 외주면에 설치하는 결합용 너트가 이탈되지 않도록 플렉시블관의 골에 관의 외경보다 큰 이탈방지링(4)을 설치하는 것이 일반적인데 이는 구조적 특성으로 관의 용량에 비하여 지나치게 비대한 플렉시블관에 도2의 (a)의 그림과 같이 결합용 너트(1)의 내경이 플렉시블관의 산의 외경보다 커야하고 동시에 플렉시블 관의 외주면에 설치된 이탈 방지링(4)을 삽입할 수 있어야 하므로 자연히 본 발명 도2의 (c)와 비교하여 지나치게 비대하게 된다. 이러한 구조는 비대한 크기의 연결구와 이탈 방지링에 의한 원가 상승과 외부 배관 구조력을 전달받는 이탈 방지링은 유동으로 인한 정밀관리가 어려워 접합구조의 변형을 가져오며 압착면의 용접자국인 심잉자국이 균일하지 않아 결국 패킹 부재(6)를 보조적으로 사용하여야 한다.

또 다른 종래의 방식은 경제적인 소형 연결구를 사용하는 도2의 (b)와 같이 주름의 산을 펴서 형성한 직관부(24)의 외주에 설치된 결합용 너트가 이탈되지 않도록 나팔 형상의 이탕방지턱인 나팔 턱(25)으로 하고 나팔턱의 끝단면을 접합면으로 하는 것이다. 이러한 구조는 소구경의 결합용 너트와 중간 연결구를 사용할 수 있게 되며 접합면의 결합 시 패킹부재를 사용하지 않을 수 있게 한다. 그러나 이러한 구조는 주름을 직관으로 만드는 공정, 그에 따른 마무리 절단 그리고 그라인딩 등의 복잡하고 까다로운 공정에 소음과 분진를 수반하여 오히려 위의 종래의 구조 보다 더 큰 비용과 공해 발생의 문제가 있다. 더 나아가 접합면을 이루는 나팔형상의 결합용 너트에 대한 이탈 방지턱의 폭의 크기를 일정하게 유지하기가 어려울 뿐 아니라 플렉시블관의 조관 시 적용하는 아르곤 용접에 의한 용접면의 심잉자국의 불균일성으로 누설의 잠재성이 상존하는 것이 현실이다. 그러다 보니 이를 보정하고자 동, 알미늄, 흑연 등의 패킹 부재를 추가로 사용하고 있으나 여전히 누설의 문제가 있고 이를 대체하고자 흑연 등의 재료로 된 패킹부재를 사용하고 있으나 내열의 한계 등의 문제를 내포하고 있는 것이 종래의 구조의 현실이다.

본 발명은 종래의 이탈방지링을 설치하는 구조가 플렉시블관의 용량에 비추어 지나치게 비대한 결합용 너트와 중간 연결구 설치로 비경제적인 구조를 극복하고자 하며 종래의 또 다른 방법인 플렉시블관의 주름을 펴서 직관을 만든 후 절단하고 내관을 뒤집어 나팔형을 형성하여 결합용 너트가 이탈되지 않게 하고 나팔관의 끝단 접합면으로 하기 위하여 다단계의 공정과 소음 분진 등의 공해를 일으켰던 문제도 제거하고자 하는 것이다. 또한 종래의 플렉시블관의 끝단의 접합면을 균일한 면을 이루어 플렉시블관의 접합면과 중간 연결구의 접합면 사이에 굳이 패킹 부재를 삽입하지 않고도 누설과 누수의 방지를 이룰 수 있도록 하려는 것이다.

위에 나열한 문제의 해결하고자 결합용 너트의 이탈을 방지하는 방법으로는 내주면에 형성한 환상형의 내향 돌출부를 형성한 결합용 너트를 플렉시블관의 주름을 압착과 내관 확대 공정으로 외경을 확대한 산으로 된 확관턱(28)이 결합용 너트를 이탈방지하도록 하는 방법으로 하거나 위 결합용 너트의 내향 돌출부를 플레기블관의 골위에 두고 외부의 압착력에 의한 함몰로 내향 돌출부의 내경을 강제로 축소하여 플레시블관의 골에 삽입 설치하여 결합용 너트가 이탈되지 않도록 하고자 하며 그 끝단 면을 플렉시블관의 접합면으로 사용한다.

또한 플렉시블관과 중간 연결구의 끝단이 상호 맞대어 접합을 이루는 양 접합면에 있어서도 플렉시블관과 중간 연결구의 접합면에 동심원 상의 원형을 다수 개로 형성하여 접합면을 다단계로 하고 이와 대응되는 플렉시블관의 접합면 역시 동심원상의 원형을 이루어 양 접합면 상호간에 가능하면 중간 패킹부재를 사용하지 않고도 직접적 접합에 의한 밀봉 기능을 획기적으로 개선하려는 것이다.

본 발명은 위 종래의 구조의 문제를 제거하고 장점만 취하는 구조를 이루고 접합면의 개선을 통하여 접합 성능을 획기적으로 개선하게 한다.

종래의 이탈 방지링 설치 구조와 비교하여 비대한 결합용 너트와 중간 연결구의 크기를 줄이고 이탈 방지링를 제거하여 원가를 절감과 사장되는 공간을 줄이며 이탈방지링 설치로 인한 접합면의 변형력을 줄이며 패킹 부재를 굳이 사용하지 않아도 되는 장점이 있다. 종래의 또 다른 방식인 주름을 펴서 형성한 직관의 끝단의 내주면을 뒤집어 이탈 방지턱을 형성하는 구조와 비교하면 이 방식은 경제적인 결합용 너트와 중간 연결구를 사용할 수 있으나 주름을 펴 직관을 형성하고 나팔을 형성하는 공정에 투입하는 과다한 가공비와 인건비 그리고 소음 분진등의 공해를 줄일 수 있게 되며 이러한 구조의 접합면의 정밀 관리가 가능한 구조를 이루게 된다.

특히 본 발명에 의한 플렉시블관의 접합면은 외측 테두리는 돌출된 환상형의 접합면으로 그리고 내측은 凹형의 경사면으로 하는 복합적인 접합면을 형성할 수 있어 내측과 외측을 각각의 접합면으로 사용할 수 있는 편리함이 있다. 특히 내측 접합면은 주름이 중첩되어 인장력이 배가되어 중간 연결구와의 강력한 접합력을 발휘하게 하며, 압착 시 플렉시블 관에 설치하는 금형이 삽입된 골이 경사를 이루고 있어 접합면을 凹형으로 형성할 시 경사진 凸형 공구의 강력한 회전 압착력에 대하여 접합면이 경사지게 형성할 시 증대된 신율을 수용할 수 있게 하며 더 나아가 플렉시블관 생산 시 아르곤 용접면의 불균일한 표면이나 홈이나 보정 하는데 대단히 효과적이 되어 플렉시블과 중간 연결구의 상호 접합면이 결합 시 굳이 패킹을 사용하지 않고도 누수와 누설을 방지할 수 있는 장점을 제공하게 한다.

도1은 본 발명의 대표도와 일부 단면도
도2는 종래의 발명과 본 발명의 비교도
도3은 본 발명의 또 다른 구조도
도4는 본 발명의 또 다른 일부 단면도

본 발명을 상세히 설명한다.

플렉시블 조인트의 전형적인 구성은 플렉시블 관(2), 플렉시블관의 양단에 설치하는 결합용 너트(1), 그리고 양 결합용 너트와 결합하는 통칭 레듀샤, 니플, 소켓, 티, 너트, 엘보, 밸브 등으로 이루어지는 중간 연결구(3)로 구성되어 단위 결합체를 이루며 플렉시블관의 접합면과 중간 연결구의 접합면 사이에는 패킹(5)부재를 설치하게 되는 구조에 있어서 본 발명은 플렉시블관에 결합용 너트를 설치하는 방식과 플렉시블관의 끝단의 접합면을 형성하는 방식과 구조를 달리하려는 것이다.

즉, 플렉시블관에 결합용 너트를 설치하는 방식을 도4와 같이 산과 골이 연속적으로 반복되는 주름으로 이루어진 플렉시블관의 골에 결합용 너트의 몸체 일부 내주면을 뿌리로 하여 직접 심어 결합용 너트가 플렉시블관으로부터 이탈되지 않도록 하는 결합하는 방식을 택하거나 도4의 S와 같이 외주면에 결합용 너트를 설치한 플렉시블관의 관말에 하나 이상의 주름을 압착하거나 내측으로부터 밀어올려 확대된 산의 외경을 이탈 방지턱으로 하는 방식을 택하려는 것이다. 그리고 플렉시블관의 접합면은 주름을 압착하고 끝단 외주면을 회전 압착하여 경사진 凹형의 접합면(26)이 나팔형을 이루도록 형성하려는 것이다.

위의 내용을 하나 씩 구분하여 상세히 설명한다.

도4의 S의 플렉시블관의 끝단의 산을 압착 확대하는 방식은 결합용 너트를 설치한 플렉시블관 끝단에 산의 압착과 경사진 凹형의 접합면(26)을 형성하는 회전 압착 공정이 산의 외경이 확대된 확관턱(28)이 결합용 너트의 내향 돌출턱과 상호 걸림턱으로 작용하여 결합용 너트가 플렉시블관에서 이탈되지 않는 결합구조를 이루게 된다. 물론 확관턱의 내측 외주 골에는 이탈방지링(4) 부재를 설치 사용하여도 무방하다.

또 다른 방식은 도3과 도4와 같이 결합용 너트는 내주 면의 일측은 중간 연결구(3)와 결합하도록 암나사로 된 나사부(11)로 하고 다른 측 내주면에는 내향 돌출한 환상형의 내향 돌출부(12)를 형성하여 도3의 압착 전의 그림과 같이 내경이 플렉시블관의 외주면에 겨우 삽입할 수 있는 크기로 하여 플렉시블관의 관말의 산(22)과 산 사이의 골 위에 위치하게 하여 도3의 압착 후의 그림과 도1의 종 단면과 횡 단면의 그림과 같이 내향 돌출부의 외주면을 따라 외부에서 압착력으로 단속적인 다수 개의 함몰부(13)를 형성하면 함몰된 내향 돌출부는 플렉시블 관의 골(21)에 삽입 결합되는 구조를 이루게 된다.

이렇게 함몰된 내향돌출부의 단면이 "ㅜ" 형태이면 플렉시블관의 하나의 골에 또는 "ㅠ"형태이면 플렉시블관의 두개의 골에 삽입되어 결합용 너트가 플렉시블관에 견고하고 안정적으로 설치되는 구조를 이루게 된다. 이렇게 설치되는 결합용 너트의 결합 구조는 수평으로는 플렉시블관의 산과 골의 외경과 밀착되어 상하 또는 좌우에 걸쳐 이탈이 방지되는 설치구조를 이루게 된다. 이러한 구조는 소형의 결합용 너트를 사용할 수 있어 경제적이며 이와 결합되는 중간 연결구 역시 경제적인 크기를 구현할 수 있게 된다.

본 발명의 플렉시블관의 접합면에 대해서는 도1과 같이 관말에 하나 또는 그 이상의 산을 압착하여 형성된 끝단 면을 접합면(26)으로 하거나, 이렇게 형성된 접합면의 내측을 접합면과 동심원상으로 오목하게 경사진 凹형의 접합면(26)을 이루면 단차(27)를 두고 외측은 자연 돌출하여 凸형의 평면의 테두리 원으로 된 황상형의 접합면(26a)이 되어 테두리와 경사진 凹형으로 이루어진 이중 복합구조의 접합면을 이루어 하나 또는 두개 이상의 접합면으로 사용할 수 있게 하거나 또는 플렉시블관을 끝단을 내주면을 뒤집어 아예 나팔과 같이 벌려 접합면으로 하는 구조를 취하게 할 수도 있다. 그리고 도3과 같이 절단된 골에서 산 사이가 이루는 면을 접합면(26)으로 형성할 수 있고 이때 산의 내주면에 보강링(6)을 부재를 삽입하여 사용할 수 있다.

특히 본 발명에 의한 접합면을 회전 압착으로 플렉시블관의 끝단 외주면을 경사진 凹홈의 나팔형으로 플레어를 형성하는 방법은 종래의 플레어 방식이 플렉시블관의 관말에 직관을 형성하고 끝단을 뒤집어 내주면을 벌려 플레어를 형성하던 방법과는 차이가 있다. 또한 이러한 종래의 방식이 결합용 너트의 환상의 내향 돌출턱의 각도와 유사하게 플렉시블관의 뒤집은 단층의 내주면을 통상 45도로 나팔형으로 플레어를 하여 접합면을 회전 압착하는 공구로 형성하게 되는 데 이 접합면과 중간 연결구와 결합하여 결합용 너트가 체결되어 결합구조를 이루게 된다. 이에 비하여 본 발명은 주름을 압착하여 다수겹을 이루고 그 끝단면을 회전 압착 공구로 경사진 凹형을 형성하여 플렉시블관의 외주면의 끝단을 접합면으로 하는 방식이다. 이렇게 한 개 이상의 주름을 압착하게 되면 중첩된 주름의 벤딩 절곡점으로 외측 테두리는 환상형의 돌출 테두리의 접합면이 되고 내측 접합면은 경사진 凹형의 접합면을 이루어 나팔형의 플레어 형상의 구조를 이룬다. 이는 종래의 나팔형 플레어 방식으로는 가질 수 없는 차별화된 구조를 이루게 된다. 따라서 외측 테두리와 내측 경사진 凹형은 공히 접합면으로 활용할 수 있어 상호 간에는 단차를 두고 복합적인 접합면을 이루게 되며 이는 접합구조를 금속 대 금속의 접합구조, 또는 패킹을 사이에 둔 접합구조 또는 이를 혼용하는 접합구조를 이룰 수 있게 한다. 이렇게 이루어진 플렉시블관의 접합면은 이에 대응한 상대 접합 결합물인 중간 연결구의 접합면과 대응하여 평면 또는 오목 곡면을 포함하는 경사면으로 단일 또는 복합 접합을 이루어 사용한다.

플렉시블관의 접합면에 대응한 중간 연결구의 평행나사의 말단에 형성하는 접합면(31)에 있어서도 위에 서술한 다양한 플렉시블관의 접합면과 대응 접합하도록 평면 또는 볼록 곡면을 포함하는 경사면 등으로 형성하여 사용하면 되고 단일 결합방식을 하거나 복합 결합방식을 택하면 된다. 예시하는 바와 같이 플렉시블관의 접합면이 안으로 압착하여 오목한 형상을 이루는 경우에는 도4와 같이 중간 연결구의 접합면(31)을 복록한 경사 구조로 하여 너트와 조임 작용으로 플렉시블관 안으로 점진적으로 들어가게 되면 플렉시블관의 접합면(26)의 벌어지지 않으려는 인장력으로 밀착하게 되어 누설을 방지하는 결합력으로 작동하는 구조가 된다. 플렉시블관의 접합면을 평면이나 경사면 또는 도4와 같이 이 둘을 복합하여 동심원상으로 단차(27)를 두고 내측은 凹형으로 된 접합면(26)으로 하고 외측은 凸형을 이루는 접합면(26a)으로 이루어진 이중 복합구조의 접합면에 대응하기 위한 중간 연결구의 기존의 볼록 접합면(31)를 하나만을 사용할 수도 있고 접합면과 동심원상의 단차(32)를 두고 형성하는 접합면(31a)을 두어 이중 복합구조의 접합면을 이루어 플렉시블관과 접합면과 상호 결합하면 이중의 접합구조를 이루어 다양한 누설에 따른 하자를 방지하게 하는 탁월한 기능을 구현하게 된다. 이러한 이중 복합구조의 접합면을 구성하면 배관 내에 압력을 받아 흐르는 유체나 위험물질을 다단계로 차단할 수 있게 된다. 일차 단계에서는 관 내부의 강력한 유체나 위험물질의 우선 차단하여 상당히 완화된 상태에서 2차 측의 누설을 추가로 이중의 차단을 구현할 수 있게 된다.

특히 1차 단계에서는 인화성 물질을 위한 배관에 가장 이상적인 내화재 또는 내열 구조를 이룰 수 있게 플렉시블관과 중간연결구의 금속 대 금속의 양 접합면으로 차단하고 2차 단계에서는 일반적인 패킹 부재나 또는 내열성 부재를 사용하게 되면 이 두가지의 재질을 겸비한 패킹 구조가 되므로 나날이 가혹한 조건을 요구하는 가스나 소방액 등의 사용상의 규격이 기대를 충족하는 이상적인 누설방지 구조를 이루게 된다. 또한 단차를 형성하게 위하여 음각의 홈이 형성되면 이 자체가 에어 포켓으로 하여 누설을 일단계 완충하는 기능을 하게 되고, 실링용 액상을 적용하게 되면 그리스 등을 머무르게 하는 포켓으로 기능을 하게 된다. 물론 본 발명의 접합면과 접합면 사이에 패킹 부재를 사용하고자 하면 종래와 같이 설치 사용하면 된다.

결합용 너트(1), 플렉시블 관(2), 중간 연결구(3), 이탈 방지링(4), 내향 돌출부(12), 함몰부(13), 보강링(6), 압착턱(23), 나팔턱(25).

Claims (7)

1. 금속관에 산과 골을 반복 연속 형성하여 가요성을 부여한 플렉시블관(2)에 일측은 평행 암나사로 하고 타측은 내주면에 환상형으로 돌출 형성한 내향 돌출부(12)를 한 줄 이상 형성한 결합용 너트(1)를 설치하고 일측은 평행나사를 형성하고 끝단은 플렉시블관의 접합면과 대응하는 접합면를 형성하고 타 배관과 나사 결합하도록 결합용 나사를 형성한 중간 연결구(3)로 구성하는 플렉시블 조인트의 결합구조에 있어서,
   플렉시블관의 양단에 한 산 이상의 압착된 주름의 확대된 외경의 산이 결합용 너트의 내향하는 환상형의 내향돌출턱의 이탈을 방지하는 이탈 방지턱을 이루는 확관턱(28)을 형성하고 이 확관턱의 끝단 면의 내측을 경사진 凹홈의 접합면으로 형성하게 되면 중첩된 압착 주름의 외주 변곡점이 이루는 외측 테두리가 환상형의 돌출 접합면을 형성하게 되어 경사진 凹홈의 내측 접합면과 환상형으로 돌출된 테두리가 이루는 외측 접합면이 이루는 복합 접합 면을 형성한 플렉시블관으로 구성 결합 됨을 특징으로 하는 플렉시블 조인트 결합구조.
2. 금속관에 산과 골을 반복 연속 형성하여 가요성을 부여한 플렉시블관(2)에 내주면을 일측은 평행 암나사로 하고 타측은 환상형으로 한 내향 돌출부(12)를 한 줄 이상으로 형성한 결합용 너트(1)를 설치하고 일측의 외주면을 평행나사와 끝단을 플렉시블관의 접합면과 대응 접합하는 접합면를 형성하고 타측은 타 배관과 결합하도록 결합용 나사를 형성한 중간 연결구(3)로 구성하는 플렉시블 조인트 결합구조에 있어서,
   플렉시블관의 외주면의 양단의 골의 외주면 상에 결합용 너트의 내주면의 내향하는 돌출된 환상형의 내향 돌출부(12)가 일치되게 설치하고 내향 돌출부의 외주면의 원을 따라 단속적으로 다수 개소를 함몰시킨 함몰부(13)에 의하여 내경이 축소되어 플렉시블관의 골에 삽입되어 결합용 너트와 플렉시블관이 결합구조를 이룸을 특징으로 하는 플렉시블 조인트 결합구조.
3. 제1항에 있어서,
   플렉시블 관말의 외주면의 골 위에 결합용 너트의 내주면의 돌출된 환상형의 내향 돌출부(12)를 일치되게 설치하고 내향 돌출부의 외주면의 원을 따라 단속적으로 다수 개소를 함몰시킨 함몰부(13)에 의하여 내경이 축소되어 플렉시블관의 골에 삽입되어 결합용 너트와 플렉시블관이 결합구조를 이루도록 함을 특징으로 하는 플렉시블 조인트 결합구조.
4. 제2항에 있어서,
   플렉시블 관말을 벌려 결합용 너트가 이탈이 방지되도록 이탈방지턱을 이루고 끝단의 면을 凹형의 나팔형으로 이룬 접합면으로 형성한 플렉시블관으로 구성 결합됨을 특징으로 하는 플렉시블 조인트 결합구조.
5. 제1항 혹은 제2항 혹은 제3항 혹은 제4항에 있어서,
   접합면을 접합면과 동심원상으로 단차를 두고 내측 접합면과 외측 접합면의 이중 복합구조로 형성한 중간 연결구로 구성 결합됨을 특징으로 하는 플렉시블 조인트 결합구조.
6. 제1항 혹은 제2항 혹은 제3항 혹은 제4항 혹은 제5항에 있어서,
   플렉시블관의 접합면의 내측 접합면과 외측 접합면 중 한 곳 이상에 패킹을 설치하여 중간 연결구의 접합면과 상호 접합하도록 구성 결합 됨을 특징으로 하는 플렉시블 조인트 결합구조.
7. 플렉시블 관말을 직관으로 하고 결합용 너트를 설치한 후 나팔형의 이탈 방지턱이 이루는 접합면을 형성한 플렉시블관(2), 일측은 평행 암나사로 하고 타측은 내주 면에 내향 돌출의 환상형으로 된 내향 돌출부(12)를 한 줄 이상 형성하여 플렉시블관의 외주 상의 양단에 설치하는 결합용 너트(1), 일측은 평행나사와 끝단을 접합부를 형성하고 타측은 타 배관과 결합용 나사를 형성한 중간 연결구(3)로 결합 구성되는 플렉시블 조인트에 있어서,
   평행나사부의 끝단을 접합면과 동심원상으로 단차를 두고 내측 접합면과 외측 접합면의 이중 복합구조의 접합면을 형성한 중간 연결구로 구성 결합 됨을 특징으로 하는 플렉시블 조인트 결합구조.
   

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