KR20150064212A - 압력이 가해진 유체를 안내하기 위한 파이프 연결부 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압력이 가해진 유체를 안내하기 위한 파이프 연결부(10)에 관한 것으로서, 상기 파이프 연결부는, 서로 삽입되면서 유니온 너트(28)에 의해 서로 나사조립되는, 원뿔형 클램핑 연결부(16)를 위한 2개의 관형 연결부재들(12, 14)을 포함하고, 이때 각각의 연결부재(12, 14)는 원뿔형 밀봉면(20, 22)을 가지며, 상기 밀봉면은 다른 밀봉면에 밀봉 방식으로 접하고, 밀봉면들(20, 22) 중 하나의 밀봉면에는 환형 그루브(26)가 제공된다. 파이프 연결부(10)를 온도가 변화 또는 변동하는 유체의 안내를 위해서도 보완하기 위해, 양 연결부재들 중 내부에 위치하는 연결부재(12)는, 적어도 밀봉면(20)의 축방향 섹션 내에서 파이프 내측에 바람직하게 단열 파이프(30)의 형태인 단열부를 갖고, 이때 단열 파이프(30)는 외부측에 융기부 또는 칼라(38)를 구비하며, 상기 융기부 또는 칼라는 축방향으로 양 연결부재들(12, 14)에 의해 한정되는 리세스(40) 내로 맞물린다.

Description

압력이 가해진 유체를 안내하기 위한 파이프 연결부{PIPE CONNECTION FOR CONDUCTING A FLUID THAT IS UNDER PRESSURE}
본 발명은 압력이 가해진 유체를 안내하기 위한 파이프 연결부에 관한 것이며, 상기 파이프 연결부는 원뿔형 클램핑 연결부의 형태에 따라 서로 삽입되면서 유니온 너트에 의해 서로 나사조립되는 2개의 관형 연결부재들을 포함하고, 이때 각각의 연결부재는 양 밀봉면들 중 다른 밀봉면에 밀봉 방식으로 접하는 원뿔형 밀봉면을 갖는다.
도입부에 언급된 파이프 연결부들은 종래 기술로부터 매우 잘 알려져 있다. 예컨대 공보 DE 1 960 933 U호에는 상기 유형의 파이프 연결부의 부분으로서 파이프 단부에 용접될 수 있는 연결부재가 공지되어 있다. 이때, 이러한 공지된 연결부재는 적어도 부분적으로 상보적인 연결부재 내로 삽입되고, 양 연결부재들은 유니온 너트에 의해 서로 나사조립된다. 원뿔형 밀봉면들이 서로에 대해 가압됨으로써, 밀봉된 파이프 연결부가 얻어진다. 상기 파이프 연결부는 대부분 유압유를 안내하기 위해 이용된다. 그러나, 상기 유형의 연결부들은 온도가 변동하는 유체를 안내할 시에 누설될 수 있는 것으로 나타났다.
종래 기술로부터의 추가의 해결책은 진공 절연된 파이프 라인들을 위한 커플링(coupling)이 설명되는 공보 DE 4104711 A1호에 의해 공지된다. 여기서, 원뿔형 연결부재가 라인 종단 파이프와 견고하게 연결된다. 상기 라인 종단 파이프는 지속적인 진공 상태를 갖는다. 상기 커플링의 대응하는 추가 연결부재는 유니온 너트에 의해 원뿔형 연결부재와 연결된다. 그러나, 여기서 온도가 심하게 변동하는 경우, 원뿔형 연결부재와 라인 종단 파이프의 견고한 연결이 이러한 부품들의 재료 응력과 손상을 초래할 수 있고, 이는 재차 바람직하지 않은 누설을 초래할 수 있다는 단점이 있다 그러나, 원뿔형 연결부재와 라인 파이프를 재료 공학적으로 분리할 경우에는, 원뿔형 연결부재에 대한 라인 파이프의 불충분한 고정이 우려되므로, 불충분한 열절연이 결과로 나타난다.
그러므로, 본 발명의 과제는, 종래 기술로부터 알려진 이러한 단점들을 방지하고, 온도가 변화하는 유체를 안내함에도 불구하고 지속적으로 신뢰할만하게 밀봉될, 압력이 가해진 유체를 안내하기 위한 파이프 연결부를 제안하는 것이다.
본 발명에 기초하는 이러한 과제는 청구항 제1항의 특징들에 상응하는 파이프 연결부에 의해 해결된다. 파이프 연결부들의 바람직한 개선예들이 종속항들에 제시되고, 이러한 종속항들의 특징들은 임의의 방식으로 서로 조합될 수 있다.
본 발명에 따라, 내부에 위치하는 연결부재는 적어도 밀봉면의 축방향 섹션 내에 파이프 내부측에(즉, 파이프 내부에), 단열 파이프로서 형성되는 단열부를 갖는다.
본 발명은, 유체의 온도가 변동할 경우에 내부에 위치하는 연결부재가 양 연결부재들 중 외부 부재보다 더 신속하게 열적 반응한다는 지식에 기초한다. 이는, 강하하는 온도 변화율이 나타날 때 내부 밀봉면의 원뿔이 외부 밀봉면의 원뿔보다 더 신속하게 수축하는 결과를 초래할 수 있다. 이는 한편으로는 누설을 초래할 수 있고, 다른 한편으로는 유니온 너트의 파괴 토크(breakaway torque)를 감소시킬 수 있다. 본 발명에 따라 내부 원뿔의 열적 반응이 외부 원뿔에 균형 맞춰져야 한다. 이러한 이유로, 내부 파이프면에는 내부 원뿔의 밀봉면의 축방향 섹션 내에 단열부가 제공되어 있다. 이로 인해, 종래 기술로부터의 해결책과 비교할 때, 유체로부터 원뿔 재료 내로 또는 원뿔 재료로부터 유체 내로의 열유입이나 열배출이 지연된다. 이로써, 파이프 연결부는, 파이프 연결부에 누설의 위험이 발생하지 않으면서, 열적 과도 상태의 적용예를 위해서도 이용될 수 있다.
게다가 본 발명에 따라, 단열부는 단열 파이프로서 형성된다. 추가로, 단열 파이프는 외부면에 융기부 또는 경우에 따라 연속으로 주연부를 둘러싸는 칼라를 구비하고, 상기 융기부 또는 칼라는 축방향으로 양 연결부재들에 의해 한정되는 리세스 내로 맞물린다. 이로 인해, 단열 파이프가 연결부재들을 따라 축방향 이동하지 않도록 방지 가능하므로, 단열 파이프의 사전 설정된 위치는 변화될 수 없다. 이때, 단열 파이프는 반경 방향으로 볼 때 내부에 위치하는 연결부재의 내부면에 대해 약간의 거리를 갖는 구현예가 특히 바람직하다. 이는 단열 파이프를 통한 내부 밀봉면의 원뿔 내로의 직접적인 열전달을 방지한다.
바람직하게, 양 밀봉면들 중 하나의 밀봉면에 제공되는 환형 그루브 내에 흑연이 배치되는 것이 제공된다. 환형 그루브의 양측에서 양 원뿔들의 서로 대향하는 양 원뿔형 밀봉면들이 서로 접하여서, 흑연의 압축과 조합되어 밀봉부 형성이 시작될 수 있어서, 예컨대 200℃ 또는 300℃의 높은 온도에서의 흑연의 이용에도 불구하고 밀봉 수단은 원하는 위치에 남아있고 제거되지 않는다. 이와 동시에 흑연은 밀봉의 해제를 초래할 수도 있는 밀봉면의 더 작은 손상들을 보상하는 장점을 갖는다. 바람직하게, 환형 그루브는 완전히 흑연으로 채워진다.
그러므로, 밀봉부를 형성하는 추가의 밀봉 부재(흑연)에 의해 밀봉되는, 안내된 유체의 온도로부터 분리된 원뿔형 클램핑 연결부가 제안된다.
이로 인해, 기존의 원뿔형 클램핑 연결부들이, 정적 상태와 과도 상태의 (기체형 또는 액체형) 유체들도 안내하도록 보완되고, 이때 유체와 주변 간의 온도차는 한편으로 매우 상이할 수 있고, 다른 한편으로 변동될 수 있다. 예컨대, 파이프 연결부는 주변 온도가 매우 높을 경우에도 이용될 수 있다. 정적 가스터빈들의 연료 라인들의 파이프 연결부들의 경우 주변 온도는 420℃까지 달할 수 있고, 대략 20℃(또는 마찬가지로 연료 예열 시 230℃)의 유체 온도가 발생할 수 있다. 이로 인해, 정적 작동 중에 400K 또는 190K의 온도차가 결과로 나타난다. 과도적인 경우에, 예컨대 파이프 연결부가 가열되고 유체가 안내되지 않고, 이때 유체 공급이 이루어지는 경우 또는 주변과 이로써 파이프 연결부도 정적 온도에 이르기까지 가열되고, 라인 내에 비교적 저온의 유체가 흐르는 경우에, 연결부재들의 시간상 한정된 상이한 팽창이 이루어지고, 이러한 연결부재들의 밀봉은 열적으로 분리된 밀봉 시트에 의해 보장될 수 있고, 경험에 따라 대략 200초일 수 있는 주변의 가열 시간 동안에도 흑연 밀봉부가 보장될 수 있다.
본 발명의 추가의 실시예에 따라, 단열 파이프의 하나 이상의 단부가 활주 시트로 구현되는 것, 특히 양 단부들이 활주 시트로 구현되는 것이 제공된다. 여기서 활주 시트가 특히, 접촉 영역에서 재료에 따른 손상이 발생하지 않으면서, 바람직하게 실질적으로 온도의 영향과 무관하게 단열 파이프와 연결부재 사이의 접촉을 보장할 수 있는 단열 파이프의 변형부로서 형성된다. 접촉 영역에서 발생하는 응력들이 상응하게 변형부의 재료에 의해 수용되면서도, 균열은 생기지 않는다. 여기서, 상기 변형부는 바람직하게, 특히 마찬가지로 원뿔형으로 구현될 수 있는 단열 파이프의 반경 방향 말단 확장부이다. 활주 시트의 영역에는 추가의 고정점들이 제공되지 않는다.
단열 파이프 대신에, 단열부는 유체를 안내하는 파이프벽의 내부면의 단열 코팅으로서 또는 단열 코팅 시스템으로서 형성될 수도 있다.
추가로 바람직하게, 내부에 위치하는 연결부재의 내부 파이프면과 단열 파이프 사이에 배치된 공동은 유체가 유입되지 않도록 밀봉된다.
추가의 바람직한 구현예에 따라, 유니온 너트가 잠금 너트에 의해 풀리지 않도록 고정될 경우에, 유니온 너트의 파괴 토크가 추가로 증가될 수 있다. 이때, 잠금 너트가 종래의 나사 너트보다 가늘게 형성되는 것이 충족된다. 잠금 너트를 이용할 시에 심지어는 유니온 너트가 통상적인 경우보다 축방향으로도 더 짧게 형성될 가능성이 존재한다.
본 발명의 추가의 장점들과 특징들이 도면에 의해 더 상세히 설명된다. 도면에는 압력이 가해진 유체를 안내하기 위한 파이프 연결부의 종방향 단면도가 제공된다.
도 1에는 압력이 가해진 유체를 안내하기 위한 파이프 연결부(10)가 종방향 단면도로 도시된다. 이때, 파이프 연결부(10)는 원뿔형 클램핑 연결부(16)를 위해 구현되는 2개의 연결부재들(12, 14)을 포함한다. 이에, 제1 연결부재(12)는 외부로 향한 원뿔형 밀봉면(20)을 갖는 원뿔(18)을 구비한다. 밀봉면(20)에 상응하는 기울기로 제2 연결부재(14)는 원뿔(24)의 부분으로서 마찬가지로 원뿔형태인 밀봉면(22)을 갖는다. 원뿔(24)은 외부 원뿔을 형성하고, 원뿔(18)은 원뿔형 클램핑 연결부의 내부 원뿔을 형성한다.
밀봉면(20)에는 흑연을 수용하기 위해 연속으로 주연부를 둘러싸는 환형 그루브(26)가 밀봉 수단으로 제공된다. 양 연결부재들(12, 14)은 유니온 너트(28)에 의해 서로 연결된다. 구체적으로, 유니온 너트(28)는 제2 연결부재(14)에 나사조립되고, 이때 유니온 너트(28)는 제1 연결부재(12)의 원뿔(18)의 후방부로서의 원뿔형 샤프트 칼라(29)를 제2 연결부재(14)의 방향으로 가압한다. 양 연결부재들(12, 14)은 관형으로 형성되므로, 이러한 연결부재들의 내부에서는 예컨대 유압유와 같은 유체, 또는 기체형 연료나 액체형 연료도 하나의 파이프 섹션(11)으로부터 제2 파이프 섹션(13) 내로 안내될 수 있다.
파이프 연결부(10)의 내부에는 단열 파이프(30)가 배치된다. 단열 파이프(30)는 적어도, 내부에 위치하는 연결부재[여기서는 연결부재(12)]가 밀봉면(20)에 의해 다른 밀봉면(22)에 접하는 파이프 연결부(10)의 축방향 섹션 내에 배치된다. 그러나 본 실시예에 따라, 단열 파이프는 양 방향들로 축방향으로 연장되고, 이때 단열 파이프(30)의 단부들(32, 34)은 파이프 섹션들(11, 13)의 내부면들에 되도록이면 밀봉되게 접하여서, 단열 파이프(30)와 파이프 섹션들(11 및 13)의 내부면들 사이의 간극(36) 내로의 유체의 유입이 방지된다. 여기서, 연결부재(12)에 할당된 단열 파이프(30)의 단부(32)는 활주 시트로서 구현된다. 게다가, 단열 파이프(30)의 외측 외부면에는 양 연결부재들(12, 14) 사이에 축방향으로 고정되는 칼라(38)가 제공된다. 유니온 너트(28)는 잠금 너트(39)에 의해 분리되지 않도록 고정된다.
단열 파이프(30) 대신에 물론, 유체 온도가 변화할 때 파이프 재료 또는 원뿔 재료와 유체 사이의 열전달을 늦추기 위해, 종래 기술의 경우 지금까지는 안내될 유체와 직접 접촉했던 파이프 연결부(10)의 내부면들에 단열 코팅을 제공하는 것도 가능하다.
전체적으로, 본 발명에 의해 압력이 가해진 유체를 안내하기 위한 파이프 연결부(10)가 제시되고, 상기 파이프 연결부는, 서로 삽입되면서 유니온 너트(28)에 의해 서로 나사조립되는, 원뿔형 클램핑 연결부(16)를 위한 2개의 관형 연결부재들(12, 14)을 포함하며, 이때 각각의 연결부재(12, 14)는 다른 밀봉면에 밀봉 방식으로 접하는 원뿔형 밀봉면(20, 22)을 갖고, 이때 밀봉면들(20, 22) 중 하나의 밀봉면에는 환형 그루브(26)가 제공된다. 또한, 온도가 변화 또는 변동하는 유체를 안내하기 위한 밀봉된 파이프 연결부(10)를 제공하기 위해, 상기 환형 그루브(26) 내에 바람직하게 완전히 환형 그루브(26)를 채우고, 연결부(10)를 추가로 밀봉시키는 흑연 밴드가 배치되는 것과, 양 연결부재들 중 내부에 위치하는 연결부재(12)가 적어도 밀봉면(20)의 축방향 섹션 내에서 파이프 내측에, 바람직하게 단열 파이프(30)의 형태를 갖는 단열부를 갖는 것이 제시된다.

Claims (6)

  1. 압력이 가해진 유체를 안내하기 위한 파이프 연결부(10)이며, 상기 파이프 연결부는, 원뿔형 클램핑 연결부(16)의 형태에 따라 서로 삽입되면서 유니온 너트(28)에 의해 서로 나사조립되는 2개의 관형 연결부재들(12, 14)을 포함하고,
    이때 각각의 연결부재(12, 14)는 각각 양 밀봉면들(20, 22) 중 다른 밀봉면에 접하는 원뿔형 밀봉면(20, 22)을 가지며, 이때 내부에 위치하는 연결부재(12)는 적어도 밀봉면(20)의 축방향 섹션 내에서 파이프 내측에 단열 파이프(30)를 갖는 파이프 연결부에 있어서,
    단열 파이프(30)는 외부측에 융기부 또는 칼라(38)를 구비하고, 상기 융기부 또는 칼라는 축방향으로 양 연결부재들(12, 14)에 의해 한정되는 리세스(40) 내로 맞물리는 것을 특징으로 하는, 파이프 연결부(10).
  2. 제1항에 있어서, 단열 파이프(30)의 하나 이상의 단부(32, 34)는 활주 시트로 구현되고, 특히 양 단부들(32, 34)이 활주 시트로 구현되는, 파이프 연결부(10).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유니온 너트는 풀리지 않도록 고정되는, 파이프 연결부(10).
  4. 제3항에 있어서, 유니온 너트는 로킹되는, 파이프 연결부(10).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 양 밀봉면들(20) 중 하나의 밀봉면에 환형 그루브(26)가 제공되고, 상기 환형 그루브 내에는 흑연을 함유하는 밀봉부가 배치되어 있는, 파이프 연결부(10).
  6. 온도가 변동하는 유체 또는 적어도 단시간 동안 파이프 연결부의 온도와 100K를 초과할 만큼 상이한 온도를 갖는 유체를 안내하기 위한, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 파이프 연결부(10)의 이용.
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