KR20140049653A - 배관 연결장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배관 연결장치에 관한 것으로, 구체적으로는 기본적으로 플랜지 밀착방식을 적용하여 플랜지가 가스켓을 가압하여 기밀성이 확보되도록 하되, 과도한 가압력이 발생되지 않도록 함으로써 가스켓의 파손 현상을 방지할 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.
그리고 클램프 결합구조를 적용하되 가스켓의 안정적인 설치 및 적정 기밀성을 확보할 수 있도록 함은 물론 배관 내 정압 및 부압 발생 시 그에 따른 적정 기밀성이 확보될 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.
또한 배관 내 부압 발생 시 가스켓이 압력에 의해 변형되는 현상을 최소화 할 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.

Description

배관 연결장치{PIPE CONNECTION DEVICE}

본 발명은 두개의 배관 단부를 상호 연결하는 파이프 연결장치에 관한 것으로, 특히 기존에 비해 양 배관의 플랜지 사이에 위치되는 가스켓의 안정적인 설치를 도모하고 가스켓과 양 플랜지 간의 밀착도를 향상시킴은 물론, 배관 내 유체의 정부압 과정에서도 적정수준의 기밀성이 항시 유지될 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.

일반적으로 배관 배설작업 과정에서 별도의 연결장치를 통해 두 배관의 단부를 상호 연결하는 '배관 이음작업'을 많이 실시하는데, 이때 사용되는 연결장치는 양 배관 단부의 연결과 기능은 물론 연결부위의 기밀성을 확보 및 유지시키는 역할을 동시에 하게 된다.

이러한 배관 연결장치는 크게 플랜지 밀착방식과 클램프 결합방식으로 구분되는데,

먼저 기존의 플랜지 밀착방식은,

양 배관의 단부 테두리에 각각 플랜지를 형성시키고 원형 링 형상의 가스켓을 양 플랜지 사이에 위치시킨 상태에서, 상호 마주하는 가압링을 볼트로 조여 밀착시킴에 따라 양 플랜지가 서로를 향해 이동하면서 가스켓의 양측면에 밀착되도록 한 구조로 이루어진다.

이러한 플랜지 밀착방식은 타 방식에 비해 가스켓의 가압력이 커 기밀성이 높은 장점은 있으나 다음과 같은 문제점이 있다.

먼저 양 가압링 간의 간격이 항시 이격된 상태이기 때문에 작업자는 양 가압링을 어느 정도까지 밀착시켜야 적정 기밀성이 확보되는지 알 수 없다.

따라서 단순히 볼트가 더 이상 회전되지 않을 정도까지 밀착시키는데, 이 경우 양 플랜지에 의한 가스켓의 가압력이 너무 과도하게 형성될 우려가 커, 결국 가스켓의 파손이 빈번하게 초래된다.

그리고 가스켓 내부에는 지지용 철심이 매설되어 있는데 이처럼 플랜지가 가스켓을 과도하게 가압할 경우 가스켓 표면이 찢어져, 결국 내부 철심이 외부로 노출되는 등의 현상이 발생 된다.

또한 볼트가 각 가압링의 양측 테두리에 각각 설치된 상태에서 조여지는데, 양 볼트 간의 회전정도 차이 등에 의한 조임력의 차이가 있을 경우, 양 가압링 간의 가압력도 좌우 간 편차가 발생 된다.

따라서 이는 결국 양 플랜지에 의한 가스켓의 가압력 편차 현상의 원인이 되어 가스켓에 의한 기밀성이 지점별로 편차가 생기는 문제를 갖는다.

그리고 구조 상 배관 내 부압 발생 시 내부 압력이 가스켓에 직접 전달되는 구조인데, 이로 인해 가스켓이 내부 압력에 의해 변형되는 현상이 빈번하게 발생된다.

이 외 기존의 클램프 결합방식은,

연결하고자 하는 양 배관의 단부 둘레에 레일 형태의 끼움홈을 형성시키고 링 형태의 가스켓이 양 배관의 경계지점을 둘러싼 상태에서 양측으로 분할된 클램프가 가스켓의 둘레를 감싸는 구조로 이루어지고, 이때 양 클램프의 양측 입구 테두리가 양 배관의 각 끼움홈에 끼워진 상태에서 볼트에 의해 양 클램프가 상호 맞대어진 상태가 유지되는 구조이다.

따라서 양 배관은 양 클램프와 끼움홈 간의 결합구조에 의해 상호 연결된 상태가 유지되고 양 배관 간의 경계지점은 가스켓에 의해 둘러싸여진 상태이므로 기밀 상태가 형성되는 구조이다.

또한 이러한 홈 삽입방식은 가스켓에 가압력이 작용되지 않기 때문에 가스켓의 파손우려가 적은 반면 아래와 같은 문제점을 갖는다.

먼저 양 클램프와 양 배관 간의 결합을 위해 각 배관 단부에 끼움홈을 별도로 가공해야 하는데, 끼움홈의 깊이나 폭을 양 클램프 입구 테두리와 정확히 일치시키기 어렵다.

즉 끼움홈의 가공 과정에서 끼움홈의 깊이가 지치게 깊게 가공될 경우 그만큼 가공지점의 배관 두께가 얇아져 해당 지점의 강도가 약해질 수밖에 없으므로, 양 클램프를 조이는 과정에서 끼움홈 내측 벽면이 파단 되는 현상이 생긴다.

반대로 끼움홈의 깊이가 너무 얕게 가공될 경우 클램프 입구 테두리의 삽입이 안정적이지 못해, 클램프 입구 테두리가 끼움홈으로부터 이탈되는 현상이 발생 된다.

더불어 끼움홈을 가공할 때 끼움홈의 폭과 클램프 입구 테두리의 두께가 일치되지 않을 경우 클램프가 끼움홈 내에서 좌우 유동되는 현상이 발생 된다.

또한 가스켓이 단순히 양 클램프에 의해 둘러싸여진 상태로만 위치되기 때문에 클램프 내부공간과 가스켓의 수치가 상이할 경우 가스켓이 클램프 내부에서 유동되는 현상이 발생된다.

그리고 이렇게 가스켓이 단순히 클램프 내부에 끼워진 상태이기 때문에 가스켓과 배관 간의 밀착도 조절이 불가능한 구조임으로 배관 내부 정압 및 부압이 반복될 경우 그에 적합한 기밀성을 확보할 수 없다.

대한민국공개특허공보 10-2005-0122900(2005.12.29)

본 발명은 이러한 종래기술들의 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로,

기본적으로 플랜지 밀착방식을 적용하여 플랜지가 가스켓을 가압하여 기밀성이 확보되도록 하되, 과도한 가압력이 발생되지 않도록 함으로써 가스켓의 파손 현상을 방지할 수 있도록 한 배관 연결장치를 제공하고자 한다.

그리고 클램프 결합구조를 적용하되 가스켓의 안정적인 설치 및 적정 기밀성을 확보할 수 있도록 함은 물론 배관 내 정압 및 부압 발생 시 그에 따른 적정 기밀성이 확보될 수 있도록 한 배관 연결장치를 제공하고자 한다.

또한 배관 내 부압 발생 시 가스켓이 압력에 의해 변형되는 현상을 최소화 할 수 있도록 한 배관 연결장치를 제공하고자 한다.

이를 위해 제안된 본 발명은,

단부 테두리에 제1플랜지가 형성되어 있는 제1배관 및 이에 대응되는 단부 테두리에 제2플랜지가 형성되어 있는 제2배관을 상호 연결하는 배관 연결장치에 있어서,

링 형상이고 중앙에는 통공이 형성되어있으며 상기 제1, 2플랜지 사이에 위치되어 양측면이 상기 제1, 2플랜지에 밀착되어 있는 가스켓, 반원 링 형상이고 상기 가스켓을 사이에 두고 상호 대칭 형태로 위치하고 있으며 상기 가스켓과 제1, 2플랜지의 둘레를 감싸고 있는 제1클램프 및 제2클램프, 상기 제1, 2클램프를 체결하는 체결부를 포함하고, 상기 제1클램프와 제2클램프의 내부 둘레에는 상기 가스켓과 제1, 2플랜지가삽입되는 설치홈이 형성되어 있으며 상기 설치홈의 내측 둘레에는 상기 제1, 2플랜지의 테두리가 별도로 끼워지는 제1, 2플랜지 끼움홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 설치홈의 입구 테두리에는 상기 제1, 2플랜지 끼움홈쪽으로 갈수록 서로를 향해 경사진 형태의 가압유도면이 형성되어 있고, 상기 양 가압유도면 간의 최소 간극은 상기 가스켓을 가압하기 전 상태에서의 상기 제1, 2플랜지 간 간극보다 작게 형성될 수 있다.

또한 상기 설치홈의 내측 둘레면 중 상기 제1, 2플랜지 끼움홈 사이 구간에는 위치고정홈이 형성되어 있고, 상기 가스켓의 외곽 둘레면에는 위치고정돌기가 외부로 돌출 형성되어 상기 위치고정홈에 삽입될 수 있다.

그리고 상기 가스켓과 위치고정돌기는 상호 일체로 성형되어 있되, 상기 위치고정돌기의 경도가 상기 가스켓의 경도보다 클 수 있다.

또한 상기 위치고정돌기 내부에는 보강부재가 형성될 수 있다.

그리고 상기 가스켓은 상기 통공의 내측 둘레면에 압력전달용 홈이 형성되어 있고 상기 압력전달용 홈의 양측면에는 압력집중유도 홈이 형성될 수 있다.

또한 상기 가스켓의 외곽 둘레면 중 중간지점을 기준으로 양측 지점에는 꺽임유도홈이 형성될 수 있다.

그리고 상기 제1클램프와 제2클램프의 테두리에는 상호 동일선상으로 위치하는 체결공이 형성되어 있고 상기 제1클램프의 체결공 주변 중 상기 체결공을 기준으로 상호 대칭되는 지점에는 제1, 2안착돌기가 형성되어 있으며, 상기 체결부는 상기 체결공을 동시에 관통하는 체결볼트 및 관통되어진 체결볼트의 단부에 끼워지는 고정와셔를 포함하되, 상기 체결볼트의 볼트머리 중 상기 제1, 2안착돌기 상에 안착되는 면에는 제3, 4안착돌기가 돌출되어 있으며, 상기 제1, 2안착돌기와 상기 제3, 4안착돌기가 상호 밀착될 수 있다.

또한 상기 제2클램프의 체결공 주변 중 상기 체결공을 기준으로 상호 대칭되는 지점에는 제5, 6안착돌기가 형성되어 있으며, 상기 고정와셔 중 상기 제5, 6안착돌기 상에 안착되는 면 상에는 제5, 6안착돌기와 동일선상으로 돌출된 제7, 8안착돌기가 더 형성될 수 있다.

이러한 여러 실시예를 갖는 본 발명은,

기본적으로 가스켓과 제1, 2플랜지가 클램프의 설치홈에 삽입되되, 제1, 2플플랜지가 각각 설치홈 내의 제1, 2플랜지 끼움홈에 개별적으로 끼워져 있기 때문에 제1, 2플랜지는 항시 제1, 2플랜지 끼움홈 간의 간격과 동일한 간격을 유지한 상태가 됨으로 제1, 2플랜지가 상호 과도하게 밀착되는 현상이 방지된다.

이로 인해 과도한 가압력에 의한 가스켓의 파손을 방지할 수 있는 장점을 갖는다.

그리고 제1, 2플랜지가 설치홈에 삽입되는 과정에서 가압유도면에 의해 자연스럽게 서로를 향해 이동되어 가스켓을 가압하면서 플랜지 끼움홈에 끼워지 때문에 클램프의 설치 과정에서 적정수준의 가압력으로 가스켓의 가압이 이루어짐으로 가스켓의 파손 방지와 더불어 안정적인 기밀성이 유지될 수 있는 장점을 갖는다.

또한 가스켓에 형성된 위치고정돌기가 클램프의 위치고정홈에 끼워짐에 따라가스켓의 유동 현상이 완전히 차단되어 보다 안정적으로 위치될 수 있게 된다.

그리고 이때 위치고정돌기와 가스켓을 일체로 성형하되 위치고정돌기의 경도를 상대적으로 크게 형성시킴으로써 배관내 압력이 순간적으로 저하될 때 가스켓이 내측으로 휘어져 변형되는 현상이 차단되는 장점도 갖는다.

이를 위해 위치고정돌기의 경도를 높이는 방법 외에 위치고정돌기 내에 별도의 보강부재를 설치하여 보강부재의 지지력에 의해 가스켓의 휨 현상이 방지되도록 할 수도 있다.

그리고 상기 가스켓 내측둘레면에 형성된 압력전달용 홈에 추가적인 압력집중유도홈이 형성됨에 따라 배관내 압력이 압력전달용 홈에 집중됨으로 가스켓 양측면과 플랜지 간의 밀착력이 더욱 향상되는 장점도 갖는다.

또한 가스켓의 외곽 둘레면에 꺽임유도홈을 형성시킴으로써 플랜지에 의한 가압 시 가스켓의 양측면이 서로를 향해 원활히 구부러지도록 함에 따라 플랜지와 가스켓 간의 밀착도를 향상시킬 수 있는 장점을 갖는다.

더불어 제1, 2클램프의 체결공 주변에 두개의 안착돌기를 대칭 형성시키고 체결볼트와 고정와셔의 안착면에도 이에 대응되는 두개의 안착돌기를 형성시킴에 따라, 볼트에 의한 체결 과정에서 볼트 및 고정와셔의 조임력이 두 안착돌기를 통해 체결공 주변의 두 안착돌기로 집중됨으로, 하나의 볼트를 사용하더라도 체력이 각 안착돌기로 분산됨으로 마치 두개의 볼트를 사용한 것과 같은 효과를 얻을 수 있는 장점도 갖는다.

도1은 전체 분해사시도
도2는 클램프의 분해사시도
도3은 전체 결합사시도
도4는 도3의 절개 사시도
도5는 가스켓의 정단면도
도6은 제1, 2플랜지가 클램프에 결합되기 전 상태의 일부 확대 단면도
도7은 제1, 2플랜지가 클램프에 결합되는 과정에서 클램프의 가압유도면에 접촉된 상태의 일부 확대 단면도
도8은 제1, 2플랜지가 클램프의 설치홈에 진입됨과 동시에 가스켓의 가압이 시작되는 상태의 일부 확대 단면도
도9는 제1, 2플랜지가 플랜지 끼움홈에 완전히 끼워짐과 동시에 가스켓의 가압이 완료된 상태의 일부 확대 단면도
도10은 배관 내부의 유체압력이 가스켓 내부에 작용된 상태의 일부 확대단면도
도11은 가스켓의 위치고정돌기 내에 보강부재가 설치된 경우의 일부 확대 단면도

이하 도면에 도시된 실시예를 바탕으로 본 발명의 구체적인 구성 및 그에 따른 효과를 설명하도록 한다.

참고로 본 발명에 의해 단부를 상호 연결하고자 하는 제1, 2배관(10)(20)은 연결되는 각 단부의 테두리에 각각 제1, 2플랜지(12)(22)가 형성된 구조이고, 제1, 2플랜지(12)(22)가 상호 간격을 두고 마주한 상태로 위치된다.

이러한 제1, 2배관(10)(20)의 단부를 연결하는 배관 연결장치는 [도 1] 내지 [도 4]에 도시된 바와 같이 크게 클램프(100)와 가스켓(200) 및 체결부(300)로 나뉘어 구성된다.

먼저 클램프(100)는 제1, 2플랜지(12)(22)간의 연결기능, 즉 제1, 2배관(10)(20)의 실질적인 연결기능과 동시에 후술하는 가스켓(200)이 설치되는 기능을 하는 것으로, 다시 제1클램프(110)와 제2클램프(130)로 나뉘어 구성된다.

그 중 제1클램프(110)는 금속재질이고 반원형태의 링 구조이며 중심점을 기준으로 양측 대칭 지점의 테두리 상에는 후술하는 제2클램프(130)와의 체결을 위한 제1체결리브(112)가 돌출 형성되어 있으며 각 제1체결리브(112)에는 제1체결공(113)이 형성된 구조이다.

이때 제1체결리브(112) 중 제1체결공(113) 주변에는 두개의 제1안착돌기(114)가 형성되는데, 제1안착돌기(114)는 후술하는 제2클램프(130)와의 체결에 사용되는 체결볼트(310)의 체결력을 높이기 위한 요소로, 제1체결공(113)을 사이에 두고 양측에 대칭 상태로 위치된다.

이와 관련된 체결구조는 후술하는 체결부(300) 설명과정에서 언급한다.

이러한 제1클램프(110)의 내측 둘레면에는 제1, 2플랜지(12)(22)와 후술하는 가스켓(200)이 동시에 설치되기 위한 설치홈(120)이 레일 형태로 형성된다.

이때 설치홈(120)의 외경은 제1, 2플랜지(12)(22)의 외경과 거의 동일하게 형성되고 설치홈(120)의 내경은 제1, 2배관(10)(20)의 외경과 동일하게 형성된다.

그리고 설치홈(120)의 입구 테두리에는 [도 5]와 같이 모따기 형태로 경사진 형태의 가압유도면126)이 상호 대칭 형태로 형성되는데, 이러한 구조에 의해 양 가압유도면126)은 설치홈(120)의 내측으로 갈수록 서로를 향해 가까워져, 결국 양 가압유도면126)과 설치홈의 내벽면 간 경계지점에서 양 가압유도면126) 간의 간극이 최소화 된다.

참고로 양 가압유도면126)의 최소 간극은 클램프(100)와 제1, 2플랜지(12)(22)간의 결합전 상태, 즉 제1, 2플랜지(12)(22)의 가압이 이루어지지 않는 상태에서 제1, 2플랜지(12)(22) 간의 간격보다 크게 형성되도록 하는데, 그 이유는 후술하는 작용 설명과정에서 언급한다.

그리고 필요에 따라 [도 5]와 같이 설치홈(120)의 양측 내벽면에 설치홈(120) 내측, 즉 제1클램프(110)의 외곽쪽으로 갈수록 서로를 향해 경사진 형태의 보조경사면(101)을 형성시킴에 따라 제1, 2플랜지(12)(22)가 자동으로 서로를 향해 이동되도록 할 수도 있다.

이렇게 형성된 설치홈(120)의 둘레면 중간지점에는 후술하는 가스켓(200)의 안정적인 위치고정을 유도하기 위한 위치고정홈(122)이 설치홈(120)의 형성경로를 따라 레일 형태로 형성된다.

그리고 설치홈(120)의 둘레면 중 위치고정홈(122)의 양측에는 제1, 2플랜지(12)(22)의 체결 및 제1, 2플랜지(12)(22)간의 간격 유지 기능을 하는 플랜지 끼움홈(124)이 대칭 형태로 형성된다.

이때 각 플랜지 끼움홈(124)의 간격은 후술하는 제1, 2플랜지(12)(22)가 후술하는 가스켓(200)의 양측면을 가압하여 기밀성을 확보할 때 가압력이 가스켓을 과도하게 가압하지 않고 적정 기밀성 확보에 필요한 수준으로만 발생될 수 있도록 설정된다.

따라서 이렇나 플랜지 끼움홈(124)의 간격 등은 연결하고자 하는 배관의 유체압력 등에 따라 다르게 형성시킴으로써, 제1, 2플랜지(12)(22)의 가스켓 가압력이 다르게 작용되도록 할 수 있다.

이러한 제1클램프(110)와 함께 클램프(100)를 구성하는 제2클램프(130)는 제1클램프(110)와 동일한 크기 및 구조, 즉 반원의 링 형상이고 제1, 2플랜지(12)(22)를 사이에 두고 제1클램프(110)와 대칭 상태로 위치된다.

그리고 제2클램프(130)의 테두리 중 제1클램프(110)의 제1체결리브(112)와 마주하는 지점에는 제2체결리브(132)가 형성되고 각 제2체결리브(132)에는 제2체결공(133)이 제1체결공(113)과 마주한 상태로 형성된다.

이때 제2체결리브(132) 중 제2체결공(133) 주변에는 두개의 제2안착돌기(134)가 형성되는데, 제2안착돌기(134)는 제1, 2클램프(110)(130)간의 체결과정에서 고정와셔(320)에 의한 체결력을 높이기 위한 요소로, 제2체결공(133)을 사이에 두고 양측에 대칭 상태로 위치된다.

이와 관련된 체결구조도 후술하는 체결부(300) 설명과정에서 언급한다.

그리고 제2클램프(130)의 내측 둘레면에도 설치홈이 형성되고 설치홈의 내측 둘레면 중간지점에도 위치고정홈(122)이 형성되며 위치고정홈(122)의 양측에는 플랜지 끼움홈(124)이 형성된다.

또한 제2클램프(130)의 설치홈 입구 테두리에도 제1클램프의 가압유도면126)과 동일한 형태의 가압유도면이 형성된다.

이러한 제2클램프(130)와 제1클램프(110)는 제1체결리브(112) 및 제2체결리브(132)가 밀착된 상태로 위치됨에 따라, [도 3]과 같이 하나의 링 형상을 이루게 된다.

이렇게 위치된 제1, 2클램프(110)(130)는 별도의 체결부(300)를 통해 상호 체결이 이루어진다.

체결부(300)는 다시 체결볼트(310)와 고정와셔(320) 및 체결너트(330)로 나뉘어 구성되는데, 먼저 체결볼트(310)는 체결부(300) 중 실제 체결력 발휘 기능을 하는 것으로 일반적인 머리볼트 형태이고, 제1, 2클램프(110)(130)의 각 제1체결공(113)과 제2체결공(133)을 순차적으로 동시에 관통한 상태로 위치된다.

이때 체결볼트(310)의 볼트머리 중 제1체결공(113) 주변면에 밀착되는 면에는 체결볼트(310)의 체결력을 높이기 위한 제3안착돌기(312)가 형성된다.

제3안착돌기(312)는 볼트축을 기준으로 양측에 대칭 형성되되, 제1클램프(110)의 제1안착돌기(114)와 동일선상을 이루도록 위치된다.

따라서 체결볼트(310)가 체결공에 끼워졌을 때 각 제3안착돌기(312)가 각 제1안착돌기(114)에 맞닿은 상태가 된다.

체결볼트(310)와 함께 체결부(300)를 구성하는 고정와셔(320)는 링 구조이고 제2체결리브(132)의 제2체결공(133) 주변면에 밀착된 상태에서 제2체결공(133)을 관통한 체결볼트(310)가 관통된 상태로 설치된다.

이때 고정와셔(320) 중 제2체결공(133) 주변면에 밀착되는 면에는 제4안착돌기(322)가 형성되는데 제4안착돌기(322)는 고정와셔의 중간지점을 기준으로 양측에 대칭 형성되되, 제2클램프(130)의 제2안착돌기(134)와 동일선상을 이루도록 위치된다

따라서 고정와셔(320)가 체결볼트(310)와 체결된 상태에서 각 제4안착돌기(322)가 제2안착돌기(134)에 맞닿은 상태가 된다.

이러한 구성에 의해 체결볼트(310)에 의한 체결력은 각 제3안착돌기(312)를 통해 각 제1안착돌기(114)로 전달되고, 고정와셔에 의한 체결력은 각 제4안착돌기(322)를 통해 각 제2안착돌기(134)로 전달되는 구조를 갖는다.

이와 관련된 체결력 증대 현상은 후술하는 작용설명에서 언급한다.

이렇게 체결부(300)까지 연결된 클램프(100)에는 가스켓(200)이 설치된다.

가스켓(200)은 클램프(100)를 이용해 제1, 2배관(10)(20)을 연결하였을 때 제1, 2플랜지(12)(22) 사이 틈새의 기밀성을 형성 및 유지시키는 역할을 하는 것으로, 전체적으로 고무 재질의 원형 링 형태, 즉 중앙에 통공(210)이 형성된 구조로 이루어진다.

이러한 제1, 2플랜지(12)(22) 사이에 위치된 상태에서 양측의 통공(210)의 주변면이 제1, 2플랜지(12)(22)에 접촉된 상태로 위치된다.

이때 가스켓의 양측면은 외곽으로 갈수록 서로를 향해 가까워지는 형태의 경사면(201)을 이루고 있다.

그리고 가스켓(200) 통공(210)의 내측 둘레면에는 일정깊이의 압력유도용 홈(220)이 통공의 내측둘레면을 따라 레일 형태로 형성된다.

이로 인해 [도 4]와 같이 단면상 가스켓(200)의 양측 통공입구 주변에는 꺽임편(230)이 압력유도용 홈(220)을 사이에 두고 대칭 상태로 형성되며 양측의 꺽임편(230) 외측면이 제1, 2플랜지(12)(22)와 접촉된다.

이때 꺽임편(230)의 외측면의 하단부가 제1, 2플랜지(12)(22)와 최초로 접촉되고 제1, 2플랜지(12)(22)에 의해 가압이 이루어지는 과정에서 꺽임편(230)이 서로를 향해 꺽여지면서, 결국 꺽임편(230) 외측면 전체가 제1, 2플랜지(12)(22)와 접촉된다.

이 상태에서 양 꺽임편(230)의 내측면, 즉 압력유도용 홈(220)의 양측 벽면에는 배관 유체압력이 각 꺽임편(230) 내측면에 집중되도록 유도하기 위한 압력집중홈(240)이 형성된다.

그리고 가스켓(200)의 외부둘레면의 중간지점을 기준으로 양측 지점에는 양 꺽임편(230)의 원활한 꺽임을 유도하기 위한 꺽임유도홈(202)이 형성된다.

또한 가스켓(200)의 외부 둘레면 중 양 꺽임유도홈(202) 사이 지점에는 가스켓(200)이 클램프 내에서 불필요하게 유동되지 않도록 하기 위한 위치고정돌기(204)가 돌출 형성되는데, 이때 위치고정돌기(204)는 클램프(100)의 위치고정홈(122)과 동일한 크기 및 형상으로 제작된다.

이때 위치고정돌기(204)는 가스켓(200) 제작 시 가스켓(200)과 동일한 재질로 일체성형 되는데, 가스켓(200)에 비해 경도가 높은 상태로 제작된다.

이렇게 위치고정돌기(204)의 경도를 가스켓(200)에 비해 높게 형성시키는 이유는 배관내 유체압력이 급격하게 낮아질 때 가스켓(200)의 변형을 방지하기 위한 것으로, 이에 따른 추가적인 설명은 후술하는 작용설명 과정에서 언급한다.

참고로 압력저하시 가스켓(200)의 변형을 방지하는 방법으로는 위치고정돌기(204)의 경도를 높게 형성시키는 방법 외에, [도 11]과 같이 성형과정에서 위치고정돌기(204) 내에 별도 금속링 형태의 보강부재(1)를 매설 시키는 방법으로도 구현될 수 있다.

이상 설명한 가스켓(200)은 클램프(100)의 설치홈(120) 중 양 플랜지 끼움홈(124) 사이 구간에 끼워진 상태로 설치되는데, 이때 위치고정돌기(204)의 전체 구간이 클램프(100)의 위치고정홈(122)에 끼워진 상태로 설치된다.

이로 인해 가스켓(200)이 설치홈(120) 내에서 불필요하게 좌우로 이동되는 현상이 방지된다.

이하에서는 이러한 구성에 의한 본 발명의 작용 및 그 과정에서 발생되는 특유의 효과를 설명한다.

제1, 2배관(10)(20)의 연결 전 클램프(100)와 가스켓(200)의 조립과정을 설명하면,

제1클램프(110)와 제2클램프(130)가 상호 이격된 상태에서 설치홈(120)에 가스켓(200)을 끼워넣는다.

이때 위에서 설명한 것처럼 가스켓(200)은 플랜지 끼움홈(124) 사이 지점에 위치됨과 동시에 위치고정돌기(204)가 위치고정홈(122)에 끼워진 상태가 된다.

이 상태에서 연결하고자 하는 제1, 2배관(10)(20)의 제1, 2플랜지(12)(22)가 상호 마주하도록 위치시킨 상태에서

제1, 2플랜지(12)(22)의 테두리를 설치홈(120)의 양 플랜지 끼움홈(124)에 끼워넣는다

이 과정에서 [도 6] 및 [도 7]과 같이 제1, 2플랜지(12)(22)의 테두리는 최초 클램프의 각 가압유도면126)에 접촉된 상태에서 설치홈(120) 안으로 진입하는데, 설치홈으로 진입하는 과정에서 가압유도면126)의 경사방향에 의해 제1, 2플랜지(12)(22)가 서로를 향해 밀려 이동된다.

이렇게 제1, 2플랜지(12)(22)가 서로를 향해 이동됨에 따라 가스켓(200)의 양 꺽임편(230)이 제1, 2플랜지(12)(22)에 의해 가압되면서 [도 8] 및 [도 9]와 같이 서로를 향해 꺽인 상태가 된다.

이때 양 꺽임편(230)은 꺽임유도홈(202)에 의해 원활하게 꺽일 수 있게 된다.

이렇게 제1, 2플랜지(12)(22)가 설치홈 안으로 들어가는 과정에서 이러한 가스켓의 가압이 계속 진행되고 제1, 2플랜지(12)(22)가 각 플랜지 끼움홈(124)에 완전히 끼워짐과 동시에 제1, 2플랜지(12)(22)는 끼움홈에 걸려 더 이상 서로를 향해 이동되지 못해 가스켓의 가압도 더이상 진행되지 않게 된다.

이 상태에서는 양 꺽임편(230)의 외측면 전체가 제1, 2플랜지(12)(22)에 완전히 밀착된 상태가 되는데, 위에서 설명한 것처럼 양 플랜지 끼움홈(124)의 간격은 제1, 2플랜지(12)(22)이 가스켓을 적정 수준으로 가압한 상태가 될 정도로 형성됨에 따라,

이렇게 제1, 2플랜지(12)(22)가 더 이상 서로를 향해 이동되지 않더라도, 이미 이 상태는 제1, 2플랜지(12)(22)와 플랜지가 상호 적정 수준의 압력으로 밀착된 상태가 된다.

이처럼 본 발명은 플랜지 방식을 적용하되 기존과 달리 제1, 2플랜지의 과도한 가압력에 의해 가스켓에 과도한 하중이 작용되는 현상이 방지된다.

그리고 이렇게 양 꺽임편(230)이 서로를 향해 꺽여진 상태에서는 양 꺽임편(230)이 자체 탄성력에 의해 반대 방향으로 꺽여지려 하기 때문에, 그만큼 제1, 2플랜지(12)(22)와 양 꺽임편(230) 간의 밀착도가 향상된다.

이 상태에서 제1, 2클램프(110)(130)의 제1, 2체결리브(112)(132)를 서로 밀착시킨 뒤 체결볼트(310)를 회전시켜 제1, 2체결리브(112)(132)가 이격되지 않도록 한다.

이 과정에서 체결볼트(310)의 각 제3안착돌기(312)가 제1체결리브(112)의 각 제1안착돌기(114)에 밀착된 상태가 되고, 체결볼트(310)에 의한 체결력이 각 제3안착돌기(312)를 통해 각 제1안착돌기(114)에 전달된다.

즉 체결볼트(310)의 체결력이 각 제1, 3안착돌기를 통해 체결공 양측에 동시에 작용됨에 따라, 결국 하나의 체결볼트로 두개의 체결볼트를 체결시킨 효과를 갖게 되는 것이다.

그리고 고정와셔(320)의 각 제4안착돌기(322)는 제2체결리브(132)의 제2안착돌기(134)에 밀착된 상태가 되고, 고정와셔에 의한 밀착력은 각 제4안착돌기(322)를 통해 제2안착돌기(134)에 전달된다.

즉 체결볼트(310)의 체결에 의한 고정와셔의 밀착력이 각 2, 4안착돌기를 통해 체결공 양측에 동시에 작용됨에, 결국 하나의 고정와셔로 두개의 고정와셔를 사용한 것과 같은 체결력을 얻을 수 있게 되는 것이다.

이와 같이 체결볼트(310)를 체결시킴에 따라 제1, 2클램프(100)가 상호 완전히 체결된 상태가 되어 제1, 2배관의 연결도 완료된다.

이때 체결볼트(310)를 과도하게 회전시키더라도 이미 제1, 2클램프(110)(130)의 제1, 2체결리브(112)(132)가 상호 맞닿아 있는 상태이기 때문에 제1, 2클램프(110)(130)가 더 이상 밀착되지 않게 된다.

이 상태에서 배관 내부의 유체 압력이 증가할 경우 [도 10]과 같이 해당 압력은 가스켓(200)의 압력유도용 홈(220)에 집중되고, 압력유도용 홈(220) 중에서도 각 꺽임편(230)의 압력집중홈(240)에 특히 더 집중된다.

이로 인해 양 꺽임편(230)은 자체 탄성력과 더불어 유체 압력에 의해 외측으로 꺽여지려하므로, 그만큼 제1, 2플랜지(12)(22)와의 밀착도가 더욱 향상된다.

반대로 배관 내부의 압력이 급격하게 하강될 경우 설치홈에 집중된 압력변화에 의해 가스켓(200) 중 양 꺽임편 사이 구간이 내측을 향해 휘어지려 하지만, 위에서 설명한 것처럼 위치고정돌기(204)의 경도가 가스켓 보다 크게 설정되어 있기 때문에,

결국 위치고정돌기(204)가 가스켓(200)을 지지하여 가스켓의 변형이 차단되는 것이다.

이상 설명한 본 발명의 여러 특징들은 당업자에 의해 다양하게 변형되거나 조합되어 실시될 수 있으나, 이러한 변형 및 조합이 제1클램프와 제2클램프의 내부 둘레에 상기 가스켓과 제1, 2플랜지가 삽입되는 설치홈이 형성되되 설치홈 내에 제1, 2플랜지의 테두리가 별도로 끼워지는 플랜지 끼움홈을 추가로 형성시킴에 따라 제1, 2플랜지가 과도하게 밀착되지 않도록 함으로써 과도한 가압력에 의해 가스켓이 파손되는 현상을 방지하도록 한 구성 및 목적과 관련이 있을 경우에는 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 판단되어야 한다.

10 : 제1배관 12 : 제1플랜지
20 : 제2배관 22 : 제2플랜지
100 : 클램프 101 : 보조경사면
110 : 제1클램프
112 : 제1체결리브 113 : 제1체결공
114 : 제1안착돌기 120 : 설치홈
122 : 위치고정홈 124 : 플랜지 끼움홈
126 : 가압유도면 130 : 제2클램프
132 : 제2체결리브 133 : 제2체결공
134 : 제2안착돌기 200 : 가스켓
201 : 경사면 202 : 꺽임유도홈
204 : 위치고정돌기
210 : 통공 220 : 압력유도용 홈
230 : 꺽임편 240 : 압력집중홈
300 : 체결부 310 : 체결볼트
312 : 제3안착돌기 320 : 고정와셔
322 : 제4안착돌기 330 : 체결너트
1 : 보강부재

Claims (9)

1. 단부 테두리에 제1플랜지가 형성되어 있는 제1배관 및 이에 대응되는 단부 테두리에 제2플랜지가 형성되어 있는 제2배관을 상호 연결하는 배관 연결장치에 있어서,
   링 형상이고 중앙에는 통공이 형성되어있으며 상기 제1, 2플랜지 사이에 위치되어 양측면이 상기 제1, 2플랜지에 밀착되어 있는 가스켓,
   반원 링 형상이고 상기 가스켓을 사이에 두고 상호 대칭 형태로 위치하고 있으며 상기 가스켓과 제1, 2플랜지의 둘레를 감싸고 있는 제1클램프 및 제2클램프,
   상기 제1, 2클램프를 체결하는 체결부
   를 포함하고,
   상기 제1클램프와 제2클램프의 내부 둘레에는 상기 가스켓과 제1, 2플랜지가삽입되는 설치홈이 형성되어 있으며 상기 설치홈의 내측 둘레에는 상기 제1, 2플랜지의 테두리가 별도로 끼워지는 제1, 2플랜지 끼움홈이 형성되어 있는
   배관 연결장치.
   
2. 제1항에서,
   상기 설치홈의 입구 테두리에는 상기 제1, 2플랜지 끼움홈쪽으로 갈수록 서로를 향해 경사진 형태의 가압유도면이 형성되어 있고,
   상기 양 가압유도면 간의 최소 간극은 상기 가스켓을 가압하기 전 상태에서의 상기 제1, 2플랜지 간 간극보다 작게 형성되어 있는
   배관 연결장치.
   
3. 제1항에서,
   상기 설치홈의 내측 둘레면 중 상기 제1, 2플랜지 끼움홈 사이 구간에는 위치고정홈이 형성되어 있고,
   상기 가스켓의 외곽 둘레면에는 위치고정돌기가 외부로 돌출 형성되어 상기 위치고정홈에 삽입되어 있는
   배관 연결장치.
   
4. 제3항에서,
   상기 가스켓과 위치고정돌기는 상호 일체로 성형되어 있되, 상기 위치고정돌기의 경도가 상기 가스켓의 경도보다 큰
   배관 연결장치.
   
5. 제3항 또는 제4항에서,
   상기 위치고정돌기 내부에는 보강부재가 형성되어 있는
   배관 연결장치.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
   상기 가스켓은,
   상기 통공의 내측 둘레면에 압력전달용 홈이 형성되어 있고 상기 압력전달용 홈의 양측면에는 압력집중유도 홈이 형성되어 있는
   배관 연결장치.
   
7. 제6항에서,
   상기 가스켓의 외곽 둘레면 중 중간지점을 기준으로 양측 지점에는 꺽임유도홈이 형성되어 있는
   배관 연결장치.
   
8. 제1항에서,
   상기 제1클램프와 제2클램프의 테두리에는 상호 동일선상으로 위치하는 체결공이 형성되어 있고 상기 제1클램프의 체결공 주변 중 상기 체결공을 기준으로 상호 대칭되는 지점에는 제1, 2안착돌기가 형성되어 있으며,
   상기 체결부는,
   상기 체결공을 동시에 관통하는 체결볼트 및 관통되어진 체결볼트의 단부에 끼워지는 고정와셔를 포함하되,
   상기 체결볼트의 볼트머리 중 상기 제1, 2안착돌기 상에 안착되는 면에는 제3, 4안착돌기가 돌출되어 있으며,
   상기 제1, 2안착돌기와 상기 제3, 4안착돌기가 상호 밀착되어 있는
   배관 연결장치.
   
9. 제8항에서,
   상기 제2클램프의 체결공 주변 중 상기 체결공을 기준으로 상호 대칭되는 지점에는 제5, 6안착돌기가 형성되어 있으며,
   상기 고정와셔 중 상기 제5, 6안착돌기 상에 안착되는 면 상에는 제5, 6안착돌기와 동일선상으로 돌출된 제7, 8안착돌기가 더 형성되어 있는
   배관 연결장치.

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