KR20160082923A - 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파이프를 연결하는 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치에 관한 것으로, 들어오는 파이프를 향해 열린 제 1튜브와 상기 제 1튜브와 체결되어 입구를 형성하는 제 2튜브로 구성되며 파이프 원주를 둘러싸는 쐐기홈을 마련한 연결몸체; 상기 쐐기홈에 설치되는, 단면이 반원형상으로 형성되어 쐐기홈 코너에 밀착되는 회전부와, 상기 회전부와 일체로 형성되어 탄성부재와 파이프에 각각 접하는 연장부로 구성되며, 상기 파이프에 접하는 연장부에는 톱니가 형성된 회전쐐기; 상기 회전쐐기를 회전시키는 탄성부재; 및 기밀재를 포함하여 이루어져, 파이프의 삽입시, 상기 회전쐐기의 회전부가 쐐기홈에 밀착된 상태로 회전작동하여 파이프의 연결과 기밀이 이루어지는 것에 특징이 있다

Description

회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치{A pipe connecting system using rotatable wedges}

본 발명은 파이프 고정 및 연결장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 소구경뿐 아니라 대구경 파이프의 연결을 원터치로 하여 손쉽고 견고하게 이루고, 파이프의 소재에 상관없이 강재 파이프 및 PE파이프에도 적용되며, 부품 수의 절감으로 단가를 절감할 수 있음은 물론, 기밀기능이 부가된 배관용 이음쇠로 사용할 수 있으며, 파이프의 분리를 통한 자원의 재활용을 이룰 수 있고, 사용시 공기를 단축할 수 있는 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치에 관한 것이다.

파이프 연결장치는 그 안으로 유체가 흐를 수 있는 속이 빈 파이프를 서로 연결하는 데 사용되는 부품으로, 용접 나사 등 전통적 방법 외에 압착식과 슬리브인 방식 등이 개발되었고, 최근 슬라이딩 쐐기방식의 원터치 이음쇠도 개발되었다.

원터치 방식인 경우 연결장치에 파이프를 삽입하는 방법으로 2개 또는 그 이상의 파이프를 서로 연결하도록 되어 있으며, 소켓, 엘보, 티이 등 다양한 형태로 제조되어 배관연결에 사용되고 있다.

이러한 종래의 파이프 연결장치의 대표적인 예가 한국특허출원 "10-2008-0031902"「파이프용 연결물」에 게시되어 있으며, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 경사면이 형성된 연결몸체(20), 오링(30), 슬라이딩 쐐기(50), 스프링(40)으로 구성된다.

연결몸체(20)는 입구방향으로 점차 좁아지게 경사면(24)이 형성되어 있으며, 멈춤부부터 오링(30), 스프링(40), 슬라이딩 쐐기(50)가 순서대로 내설된다. 오링(30)의 후방에 설치되는 스프링(40) 및 슬라이딩 쐐기는 파이프(1)를 고정하기 위한 것으로, 상기 스프링(40)은 슬라이딩 쐐기(50)가 항상 원추형 공간의 좁은 곳을 향해 경사면을 타고 슬라이딩 운동하도록 밀고 있으며, 상기 슬라이딩 쐐기(50)에는 톱니가 형성되어 있어 파이프에 접하며 파이프를 빼는 힘이 작용할 때 무한대의 마찰력을 제공하여 슬라이딩 쐐기와 파이프는 일체화되는 것이다.

파이프(1)가 삽입되면 파이프 끝이 슬라이딩 쐐기에 닿고 톱니가 설치된 슬라이딩 쐐기(50)는 경사면(24)을 미끄러지며 넓혀진 공간에 위치하게 되어 파이프 외경의 벗어나게 되고 이때 스프링(40)이 다시 슬라이딩 쐐기를 경사면(24)을 따라 미는 작용을 하여 쐐기는 원추형 공간의 좁은 공간에 박히게 된다. 더 이상 움직이지 못하는 슬라이딩 쐐기는 톱니에 의해 파이프를 고정하는 작용을 한다.

삽입된 파이프를 뺄 때에는 해제기구를 삽입하여 슬라이딩 쐐기(50)를 파이프(1)로부터 격리시키고 잡아당겨 빼게 된다.

전술한 종래의 원터치 파이프 연결장치는 소구경 경량 스테인리스 파이프 연결에만 적용되는 한계가 있었다. 스프링이 슬라이딩 쐐기를 파이프 길이 방향으로 밀므로 큰 구경일수록 모든 쐐기에 균일한 힘을 가하기 힘들어 지름이 큰 파이프 연결에 적용하기 힘들며, 두께가 두꺼운 파이프용 연결장치는 가공이 어려워 제작비용이 커서 경제성이 떨어지는 단점이 있었다.

또한 유체에 고압이 걸리면 슬라이딩 쐐기가 파이프와 경사면 사이 좁은 공간에 박혀 슬라이딩 쐐기를 제거하기가 힘들어 이에 따라 파이프를 빼는 작업도 힘들어진다.

이에 본 출원인은 일반강관, 스테인리스 강관, 합성수지 등 다양한 재료로 제작이 가능할 뿐만 아니라, 지름이 큰 파이프나 두께가 두꺼운 파이프도 원터치 방식으로 연결할 수 있는 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치를 개발하게 되었다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명은 회전쐐기를 이용한다. 본 발명의 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치는 회전쐐기를 원활하게 작동하게 위한 조건으로 단면이 'ㄱ'자의 회전코너를 가진 쐐기홈을 구비한 연결몸체와; 단면이 반원형상으로 형성되어 상기 쐐기홈의 회전코너에 밀착되는 회전부와, 상기 회전부와 일체로 형성되어 탄성부재와 파이프에 각각 접하는 연장부를 형성하며, 상기 파이프에 접하는 연장부에는 톱니가 형성된 회전쐐기; 상기 회전쐐기에 접하여 탄발하는 탄성부재; 및 기밀재를 포함하여 구성되며, 파이프 삽입 시 상기 회전쐐기의 회전부가 쐐기홈의 회전코너에 밀착된 상태로 탄성부재의 작용에 의해 회전부를 중심으로 회전작동하며 톱니가 파이프를 고정하여 파이프의 연결을 수행한다.

본 발명의 연결몸체는 파이프가 삽입하는 제 1튜브와 입구를 형성하는 제 2튜브로 이루어지고 내부에는 회전쐐기의 회전부가 접하는 단면 ㄱ'자 형태의 회전코너가 포함된 단면 'ㄷ'자의 쐐기홈이 형성되어 있다. 상기 쐐기홈은 파이프 원주면을 감싸는 환형 목걸이 형태로 각각의 회전쐐기를 수용하며 상기 제 1튜브와 제 2튜브는 나사 체결되어 분리 결합이 가능하다.

회전쐐기의 톱니를 복수로 중첩하고 톱니의 날 끝과 회전축과의 거리를 톱니가 멈춤턱 쪽으로 향할수록 길게 하여 대구경 파이프의 공차도 극복할 수 있게 하였다.

본 발명의 탄성부재는 회전쐐기의 톱니부를 원중심 방향으로 밀어 회전쐐기를 회전시키는 역할을 하며 쐐기홈 내부에 설치하여 완전한 원터치를 이루는 방법을 제시한다.

본 발명의 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치는 작은 공간에서 회전쐐기를 회전시켜 파이프를 고정하므로 연결몸체의 가공량이 적을 뿐만 아니라, 회전쐐기를 고무나 판 스프링의 탄성으로 회전시키는 간단한 구조로 되어 있기 때문에 부품 수가 적어 경제성이 뛰어남은 물론, 파이프 소재에 상관없이 원터치 작업으로 연결공사를 완성할 수 있어 공기단축 효과를 얻을 수 있다. 회전쐐기의 안정된 회전운동을 보장하는 단면 'ㄱ'자의 회전코너는 가공이 쉬워 경제성이 뛰어나며 탄성부재는 원주면에서 원중심으로 힘을 가하므로 연결장치의 사이즈가 커지거나 소재가 달라져도 기능이 유지되어 심레스파이프, 용접파이프, 박관, PE파이프 같은 여러 종류의 파이프 연결에 적용할 수 있어 넓은 적용범위를 가진다.

본 발명의 연결장치는 여러 개를 한 몸으로 연결하고 입구를 여러 방향으로 설치하면 소켓 엘보 티이 등의 조인트에 적용할 수 있다.

더불어, 본 발명은 손쉽게 파이프를 분리할 수 있으므로 자원의 재활용을 이룰 수 있는 유용한 발명이다.

도 1은 종래 슬라이딩 쐐기를 이용한 파이프 연결장치의 개략적인 분해사시도.
도 2는 도 1의 파이프 연결장치의 개략적인 조립단면도.
도 3은 본 발명의 회전쐐기 1 예를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 원통형 판스프링으로 제작된 탄성부재의 1 예 사시도.
도 5는 본 발명의 고무재질의 탄성부재로 기밀재 및 격리벽과 한 몸으로 제작된 1 예 사시도.
도 6은 제 1 실시예에서 회전쐐기와 탄성부재의 조립상태를 나타내는 부분 사시도
도 7은 제 1 실시예에 따른 본 발명의 원통형 판스프링의 탄성부재를 사용한 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치의 분해 사시도.
도 8은 도 7의 연결장치의 개략적인 조립단면도.
도 9는 제 1 실시예에서 연결몸체에 파이프를 삽입하는 상태를 도시한 작동 상태도.
도 10은 도 9에 이은 파이프가 삽입 완료된 상태를 도시한 작동 상태도.
도 11은 제 2 실시예에서 회전쐐기와 탄성부재의 조립상태를 나타내는 부분 사시도
도 12는 제 2 실시예에 따른 기밀재, 격리벽과 한 몸으로 구성된 고무재질의 탄성부재를 사용한 연결장치를 도시한 분해 사시도.
도 13은 도 12의 연결장치의 개략적인 조립단면도.
도 14는 제 3 실시예에서 회전돌기가 설치된 회전쐐기와 토션스프링의 조립상태를 나타내는 부분 사시도
도 15는 제 3 실시예에 따른 토션 스프링을 사용한 파이프 연결장치를 도시한 분해 사시도.
도 16은 도 15의 연결장치의 개략적인 조립단면도.

본 발명은 회전쐐기를 이용하여 파이프를 서로 연결하기 위한 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치에 관한 것이다. 본 발명의 파이프 연결장치는 회전쐐기를 수용하는 공간인 쐐기홈이 구비된 연결몸체와 회전쐐기, 탄성부재 및 기밀재를 포함하여 이루어진다. 몸체의 한쪽 끝에는 파이프를 멈추게 하는 걸림턱이 있다.

본 발명의 중심에는 파이프를 고정하는 회전쐐기가 있으며 회전쐐기, 탄성부재, 쐐기홈은 서로 맞물려 설계되고 위 요소들은 적용분야에 따른 최적의 설계를 이루기 위해 유기적으로 관계된다. 상기 회전쐐기는 연결몸체를 내부의 파이프를 둘러싸는 공간인 쐐기홈에 설치되어, 회전력을 제공하는 탄성부재의 도움을 받아 회전운동하며 파이프를 고정한다. 기밀재는 통상 다른 부품보다 걸림턱에 가깝게 설치되며 기밀을 담당한다.

이하 본 발명의 연결몸체와 회전쐐기, 쐐기홈, 탄성부재, 기밀재의 형상과 기능에 대해 설명한다. 편의상 제 1 실시예를 위주로 설명부호를 붙이며 특정 실시예에서만 쓰이는 부호는 해당 실시예의 부호를 붙인다.

본 발명의 연결몸체(110)는 들어오는 파이프를 향해 열려있고 끝에는 파이프의 삽입량을 제한하는 걸림턱(113)이 있는 제 1튜브(111)와 상기 제 1튜브에 체결되어 입구를 형성하는 제 2튜브(112)로 구성되며 내부에는 회전쐐기(130)가 설치되는 공간인 쐐기홈(115)이 형성되며 상기 쐐기홈(115)에는 상기 회전쐐기가 제자리에서 원활한 회전운동을 할 수 있게 하는 단면 'ㄱ'자의 회전코너(114)가 있다. 여기서 튜브라 함은 원통형임을 의미한다.

상기 제 1튜브(111)와 제 2튜브(112)는 보통 나사로 체결되어 연결몸체(110)를 완성한다. 제2 튜브는 제1 튜브의 외부에 밀착되거나 내부의 공간에 원통부가 삽입하여 체결된다. 상기 걸림턱(113)과 쐐기홈(115) 사이에 기밀재(140)를 설치하면 제작이 쉬워 경제적인 제품 설계를 이룰 수 있다. 탄성부재(120)를 적절히 선택하고 상기 회전쐐기(130)와 기밀재(140) 사이에 와셔(141)를 추가 설치하면 경제적인 설계가 가능하다. 또한 상기 걸림턱(113)과 쐐기홈(115)사이에 통상 밀착부(119)를 마련하는데 이는 파이프(1) 고정에 필요한 충분한 밀착부분의 길이를 확보하고자 하는 것이다.

쐐기홈의 회전코너는 제 1튜브와 제 2튜브가 단면의 한 면씩을 담당하며 각각의 회전쐐기를 따로 수용할 수 있도록 회전쐐기 사이를 격리벽(217)으로 구분하면 파이프가 회전해도 한쪽으로 몰리지 않아 유용하다. 제 2튜브(112)에 마련된 다수의 구멍과 제 1튜브(111)의 원주면이 쐐기홈(115)을 구성하면 회전쐐기를 몇 겹이고 설치할 수 있어 고압용 연결장치를 제작할 수 있다.

본 발명의 회전쐐기(130)는 회전쐐기(130)는 회전코너(114)에 박힌 상태로 탄성부재(120)에 접하여 파이프(1)의 삽입시 회전작동함으로써 상기 파이프(1)를 견고히 고정하는 작용을 한다. 회전코너(114)에 밀착설치되는 회전부(131)와, 상기 회전부와 일체로 형성되어 탄성부재(120)와 파이프(1)에 각각 접하는 연장부(133)로 구성되어 있으며, 삽입된 파이프(1)에 접하는 연장부(133)에는 파이프(1)를 고정하기 위한 톱니(137)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 회전쐐기(130)에 구성된 회전부(131)는 단면이 반원 형상으로 상기 쐐기홈(116)의 회전코너(114)에 끼워지므로 회전쐐기(130)는 파이프 삽입시 또는 반대방향의 힘이 작용할 때 제자리 회전할 수 있는 것이다.

상기 회전쐐기 연장부(133)의 파이프(1)와 접촉하는 부위에는 복수의 톱니(137) 층이 중첩되어 설치되는 것이 바람직하다. 그리고, 각각의 톱니(137)층은 연결몸체(110)의 입구(111)에서 멀어질수록 회전부(131)의 회전축과 날 끝과의 거리가 점차 길어지도록 함으로써, 파이프(1)의 공차를 수용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 연결몸체(100)의 입구와 제일 가까운 톱니의 회전축에서 날 끝 사이 길이를 가장 짧게 형성하여 직경이 큰 파이프(1)와 접하도록 하고, 입구에서 점차적으로 멀리 위치하는 톱니(137)의 회전축에서 날 끝 사이 길이는 점점 더 길게 형성함으로써 직경이 다른 파이프(1)를 모두 고정할 수 있도록 하는 것이다. 각각의 톱니(137) 날 끝을 연결하는 선을 호 형상으로 형성하면, 회전쐐기(130)의 역회전 작동시 응력이 커지면 각각의 톱니(137)가 모두 파이프(1)를 파고들며 압착하는 작용을 하므로 파이프(1)의 연결을 더욱 견고하게 이룰 수 있는 장점이 있다. 이 같은 회전쐐기 형상은 도 3에 표현하였다.

상기 회전쐐기(130)는 여러 개가 원주를 따라 둘러싸면서 파이프(1)를 고정하기 위해 도넛을 일정 각도로 분할한 호 형상으로, 파이프(1)의 삽입에 따라 탄성부재(120)의 탄성력을 통해 원활하게 회전작동할 수 있도록 상기 탄성부재(120)에 밀착되게 조립되며, 고압용 파이프는 촘촘히 설치하고 저압용 파이프에는 간격을 넓혀 설치하는 것이 바람직하다. 더 많은 접촉면이 필요할 때는 회전쐐기를 중첩해서 배치할 수도 있다. 제 1 실시예 내지 제 3 실시예에서는 30도 씩 분할한 회전쐐기(130)를 나타냈으나 더 큰 각도의 회전쐐기가 가능함은 물론이거니와 작은 각도로 분할된 회전쐐기를 배열하는 것도 가능하다.

본 발명의 탄성부재(120)는 상기 회전쐐기(130)에 접해 회전쐐기를 회전시키는 역할을 한다. 탄성부재(120)는 쐐기의 톱니(137)를 파이프(1) 쪽으로 밀어 밀착시킨다. 들어오는 파이프(1)에 순방향으로 형성된 상기 톱니(137)는 파이프 삽입시 회전부(131)가 순방향으로 회전하며 파이프(1)를 안내하게 되나 파이프가 역방향으로 움직일 때 탄성부재(120)는 계속 회전쐐기의 톱니(137)를 파이프 쪽으로 밀고 쐐기홈(115)의 회전코너(114) 위치한 회전부(131)는 더 이상 회전운동을 하지 못하므로 이빨(137)은 파이프(1)에에 박히게 되며 파이프의 이동을 방해하는 것이다.

탄성부재(120)는 탄성이 강한 고무소재나 코일스프링 혹은 강판을 사용한 판스프링 등 다양한 소재로 제작할 수 있다. 본 발명의 탄성부재는 편의상 형체를 유지하는 부분과 탄발하여 회전쐐기에 회전력을 부여하는 탄성부(122)로 나눈다.

상기 탄성부재의 탄성부(122)를 회전쐐기 상면에 설치하면 위에서 쐐기를 끌어 당겨야 하므로 코일 스프링이나 판 스프링이 적합하나 조립이나 고정이 다소 까다롭다. 하면에 설치하면 파이프 삽입방향과 정면으로 맞서게 되어 파이프 삽입시 저항이 커서 파이프 삽입이 어렵게 된다. 본 발명에서의 탄성부재(120)의 탄성부(122)는 쐐기홈(115)의 원주면과 회전쐐기(130) 사이에 위치하여 회전쐐기 톱니(137)를 원주면에서 파이프 중심방향으로 미는 작용을 하므로 효율적이다. 파이프(1) 삽입 시 저항이 적고 회전쐐기에 가해지는 회전력은 크며 제작과 설치가 쉽기 때문이다.

본 발명에서는 원통형의 판 스프링으로 제작된 탄성부재와 탄성부가 이어진 링 형태의 고무소재 탄성부재 및 회전쐐기 양 측면에 위치하는 토션 스프링으로 제작된 탄성부재를 제시한다.

판 스프링으로 제작된 탄성부재(120)를 사용하면 고무소재의 탄성부재에 비해 내열성이 강하다는 장점이 있다. 판 스프링은 다양한 형태를 가질 수 있으나 본 발명은 제 1 실시예에서 원통형의 판 스프링을 제시한다. 원통 형태의 판에서 갈래로 꺾여 나온 여닫이 형태의 탄성부(122)를 가지는 탄성부재이다. 갈래 방향은 파이프 길이 방향이나 원통의 원을 이루는 방향 모두 가능하나 원면을 따라 갈래로 꺾여져 나온 탄성부(122)를 가진 판 스프링이 좀 더 유리하다. 회전쐐기(130)의 회전부(131)와 접촉하지 않도록 높이를 조절하여 설계할 수 있어 부식에 유리하고 제 2튜브(112)에 고정하기도 편리하기 때문이다.

또한 상기 판 스프링 소재의 탄성부재(120)에는 회전쐐기(130)가 제자리에서 회전할 수 있도록 밑바닥을 받쳐줄 수 있게 중심 방향으로 연장되고 상기 회전쐐기의 가짜이빨(135)을 끼울 수 있도록 입구를 향해 꺾인 꺾임부(123)가 추가되는 것이 바람직하며 이런 판 스프링은 도 4에 도시하였다. 판 스프링을 사용할 때 상기 기밀재와 상기 회전쐐기 사이에 와셔(141)를 추가 구성하면 수압이 발생할 때 기밀재가 안정적으로 기능한다.

고분자 화합물인 고무 재질의 탄성부재(220)는 기밀재(240)와 한 몸으로 제작할 수 있어 편리하다. 본 발명의 고무재질 탄성부재(220)는 기밀재와 한 몸으로 제작하여 회전쐐기에 회전력을 제공하는 외에 회전쐐기(230) 사이에 격리벽(217)을 설치하여 회전쐐기 탈락을 방지하고 빗물 오수 등의 침투를 방지하므로 비 압력 혹은 저압용 연결장치에 유용하다. 제 2 실시예에서 상기 고무소재 탄성부재(220)를 적용하였으며 도 5에서 상기 탄성부재(220)를 표현하였다. 회전쐐기에 가짜이빨이 없을 때 원중심에서 볼 때 사다리꼴의 쐐기홈(215)을 채택하면 회전쐐기의 탈락이 방지되고 회전쐐기의 이빨부분의 면적을 크게 할 수 있어 유용하다.

제 3 실시예에서 탄성부재로 토션 스프링을 제시하는데, 회전쐐기의 양 측면에 설치된 토션 스프링(320)은 회전쐐기(330)를 부드럽게 회전시키므로 고압용 수압시험지그나 대형 파이프 연결장치 등에 적합하다. 이때는 회전쐐기(330)가 탈락하지 않게 회전돌기(336)를 마련하고 상기 회전돌기(336)를 토션 스프링의 코일 내부에 삽입시키는 것이 바람직하다. 즉 회전쐐기 고정장치와 토션스프링을 적절히 사용하여 최적의 기능을 발휘하게 할 수 있는 것이다. 회전력을 전달하는 탄성부(322)는 쐐기홈(315)의 원주면과 회전쐐기 사이에 위치한다. 상기 토션 스프링(320)은 쐐기홈(315)에 마련된 공간에 설치하고 체결수단(325)을 사용하여 제 1튜브(311) 에 고정하는 것이 바람직하다. 체결수단(325)은 다양하게 구사할 수 있으나 본 발명에서는 'U'자 형태의 클립을 사용하는 것을 제시한다.

본 발명의 파이프 연결장치는 다음과 같이 작동된다. 제 1 실시예에서 대표 설명하며 도 9 및 도 10에 도시하였다.

입구를 통해 안으로 파이프(1)가 삽입되면, 파이프(1)가 회전쐐기(130)의 연장부(133)에 닿으며 미는 작용을 하여 상기 회전쐐기(130)는 탄성부재(120)를 압축하면서 회전부(131)를 기준으로 정회전 작동하게 하게 된다. 결국 파이프 측면은 회전쐐기의 연장부(133)에 구성된 톱니(137)와 접하며 삽입되고 이때 톱니는 순방향으로 놓여져 파이프(1)의 삽입이 손쉽게 이루어진다.

그리고, 상기 파이프(1)의 삽입은 상기 제 2튜브에 형성된 멈춤턱(117)에 걸리는 것을 통해 제한되게 되는데 이렇게 파이프(1)가 멈춤턱(117)에 걸리게 되면 상기 파이프(1)는 멈춤턱(117) 및 회전쐐기(130)에 의해 견고히 고정된다.

빠지는 방향으로 힘이 가해질 경우, 탄성부재(120)에 의해 이미 단면 'ㄱ'자의 회전코너(114)에 박혀 최소 공간으로 밀려있는 회전쐐기(130)는 더 이상 역방향으로 회전할 수 없기 때문에 상기 파이프(1)와 접하고 있는 톱니(137)는 파이프에 박히게 되고 파이프(1)의 분리가 이루어지지 않게 되는 것이다. 즉, 탄성부재(120)의 탄발작용에 의해 회전쐐기(130)는 확관부와 파이프(1) 사이의 공간에서 힌지 혹은 쐐기처럼 작용하게 되며 역방향으로 향하는 힘은 회전쐐기(120)의 톱니(137)를 통해 파이프(1)를 강하게 압착하므로 파이프의 빠짐을 방지하게 되는 것이다.

조립이나 해제시 회전쐐기의 탈락을 방지하고 회전쐐기가 제자리에서 회전하도록 회전쐐기 고정장치를 부가하는 것이 바람직한데 파이프 구경과 용도에 따라 다양한 수단이 강구된다.

첫 번째 고정수단은 회전쐐기 회전부(131) 양 측면에 돌출부인 회전돌기(136)를 마련하고 쐐기홈(115)에는 이에 상응하는 공간을 구비하는 것으로 대형 연결장치에 적합하다. 또 다른 수단은 회전쐐기의 연장부(133)에 파이프 길이 방향으로 뻗은 가짜 이빨(135)을 마련하는 것으로 상기 가짜 이빨(135)이 끼워지는 상응하는 홈은 보통 탄성부재에 구비한다. 작은 구경의 연결장치에 유용한 방법이다. 또 다른 방법으로는 회전쐐기(130)의 부채꼴 형상을 이용하는 것으로 원 중심에서 볼 때 쐐기홈 정면도 형상을 사다리 꼴로 제작하는 것이다. 이렇게 하면 회전쐐기의 회전부는 사다리 꼴의 작은 부위에 막혀 중심부로 탈락 될 수 없고 이빨 형성 부위는 회전하며 중심부로 향할 수 있어 성능은 보장된다. 회전쐐기(130)가 쐐기홈(115)에 밀착하여 끼워져도 쉽게 해결할 수 있는 작은 구경의 연결장치나 쐐기홈 구성에 고무재질을 포함할 때 유용하다.

본 발명의 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치는 파이프의 재질, 사용압력, 구경에 따라 각 부품의 형상과 회전쐐기 고정장치 조합을 다양하게 선택하여 사용할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치를 회전쐐기와 탄성부재 및 쐐기홈의 구성방식에 따라 3 가지 실시예로 나누어 설명한다.

도 6, 도 7, 도 8에 도시된 제 1 실시예의 연결장치(100)는 원통형 판스프링을 사용하는 것으로 2튜브(112)는 제 1튜브의 외부를 감싸는 형태로 체결된다. 회전쐐기와 기밀재 사이에는 와셔를 설치되어 유체 압력에 대응한다.

본 발명의 상기 판 스프링(120)에는 원통형 면에서 갈라져 나와 중심을 향해 꺾인 여닫이 창 형상인 한 쌍의 탄성부(122)가 있어 하나의 회전쐐기(130)에 대응하며, 상기 탄성부(122) 사이에는 원심을 향해 연장되고 끝은 입구를 향해 꺽인 꺾임부(123)가 있다. 상기 꺾임부(123)에는 상기 회전쐐기의 가짜 이빨(135)이 끼워져 회전쐐기의 탈락을 방지하고 제자리 회전에 도움을 준다.

본 실시예의 기밀재(140)는 U패킹 형태를 가지는 것으로 도시하였는데 이런 설계는 파이프(1)가 들어갈 때 기밀기능을 하는 부위가 원주방향으로 압축되므로 길이 방향으로의 영향력이 적어 회전쐐기가 제자리에서 회전하는데 도움이 된다.

기밀재(140)와 와셔(141)를 제 1튜브(111)내에 삽입한 후, 회전쐐기(130)와 탄성부재(120)를 조립하여 제 1튜브내에 설치하고, 고정나사(118)로 제 1튜브(111)와 제 2튜브(112)를 체결하면 본 실시예의 연결장치(100)는 완성된다. 파이프(1)를 뺄 때는 고정나사(118)를 푼 후, 제 2튜브(112)와 회전쐐기(130) 및 판 스프링(120)을 빼고 작업한다.

본 실시예는 상수도 배관, 소방배관 등 압력배관에 적합하다.

도 11, 도 12, 도 13에 도시한 제 2 실시예는 고무소재의 탄성부재(220)를 사용하는 연결장치(200)로 사다리꼴 쐐기홈(215)과 부채꼴형 회전쐐기(230)를 조립한 예이다. 이는 경제성이 뛰어나 파이프 구조물 연결장치, 전선관용 연결장치, 배관용 연결장치 등 여러 분야에 활용할 수 있다. 도 5에 도시한 본 실시예의 탄성부재(220)는 기밀재(240)와 격리벽(217)을 한 몸으로 통합하여 설계되므로 고무의 탄성을 이용한 탄성기능 외에 쐐기 탈락방지 기능과 기밀기능을 가지게 된다.

고무소재의 탄성부재(220)를 사용할 경우, 회전쐐기에 가짜이빨(235)을 부가하고 가짜이빨이 들어갈 홈을 마련할 수도 있으나 본 실시예에서는 회전쐐기(230)의 부채꼴 형상을 이용하여 회전쐐기의 탈락을 방지한다. 즉, 쐐기홈(215) 형상을 중심에서 볼 때 사다리꼴로 만들어 부채꼴 회전쐐기의 회전부(231)의 이동은 방해하고 회전쐐기 연장부(233)의 회전은 가능하게 하는 것이다. 회전쐐기(230)의 이빨부위 면적을 크게 할 수 있어 유용한 설계이다. 고압용인 경우 와셔와 기밀재을 추가 구성할 수 있다.

상기 고무소재의 탄성부재(220)에 마련된 쐐기홈(215)에 회전쐐기(230)를 조립하여 제 1튜브 내부에 넣고, 고정나사(218)로 제1튜브(111)와 제 2튜브(212)를 체결하면 본 실시예의 연결장치(200)는 완성된다. 파이프(1)를 뺄 때는 상기 순서를 거꾸로 하여 회전쐐기(230)를 제거한 후 작업한다.

도 14, 도 15, 도 16에 도시한 제 3 실시예의 연결장치(300)는 토션 스프링을 사용하여 회전쐐기(330)를 회전시키도록 설계한 것으로 회전쐐기의 양 측면에 토션 스프링(320)을 설치하는 것이다. 탄성을 전달하는 탄성부(322)는 쐐기홈(315)의 원주면과 회전쐐기(330) 사이에 위치하도록 한다. 회전쐐기에 회전돌기(336)를 설치하며 쐐기홈은 제 2튜브(312)에 구멍을 설치하여 사용한다. 제 2튜브의 원통부는 제 1튜브의 내부에 삽입된 상태로 체결되며 원통부에는 구멍이 마련되어 쐐기홈(315)을 담당한다.

상기 토션 스프링(320)은 각각의 회전쐐기에 부드럽게 작동하도록 설계할 수 있으므로 대형 이음쇠에 적합하다. 회전돌기(336)가 마련된 회전쐐기(330)의 상기 회전돌기(336)를 토션 스프링의 코일부에 끼우고 쐐기홈(315)에 설치한 후 'U'자형 클립(325)을 이용하여 상기 토션 스프링(320)을 제 2튜브(312)에 고정한다. 그 후 제 1튜브(311)와 제 2튜브(312)를 체결하면 파이프 삽입 전의 연결장치(300)는 완성된다. 도 17에서는 편의상 토션스프링과 회전돌기를 점선으로 표시하였다.

파이프를 뺄 때는 제 1튜브(311)와 제 2튜브(312)를 체결한 나사(541)를 풀어 제 1튜브(311)와 제 2튜브(312)를 분리한 후, 제 2튜브(312)를 빼고 나서 파이프 빼는 작업을 하면 된다. 대구경 파이프 연결장치나 수압시험지그에 적합한 설계이다.

다수의 연결장치가 한 몸으로 이어지고 각각의 입구는 여러 방향으로 형성되면, 다수의 파이프(1)를 연결할 수 있는 소켓, 엘보, 티이 등 다양한 형태의 이음쇠를 만들 수 있으며 이를 이용하여 파이프 구조물을 손쉽게 축조할 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참고로 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 다양한 변경, 변형 또는 수정이 가능함은 당업자에게 명백하다.

1 : 파이프
100, 200, 300 : 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치
110, 210, 310 : 연결몸체
111, 211, 311 : 제 1튜브
112, 212, 312 : 제 2튜브
113, 213, 313 : 걸림턱
114, 214, 314 : 회전코너
115, 215, 315 : 쐐기홈
217 : 격리벽
118, 218, 318 : 튜브 체결수단
119, 219, 319 : 밀착부
120, 220, 320 : 탄성부재
122, 222, 322 : 탄성부
123 : 꺾임부
125, 325 : 탄성부재 체결수단
130, 230, 330 : 회전쐐기
131, 231, 331 : 회전부
133, 233, 333 : 연장부
134, 234, 334 : 톱니
135, 235, 335 : 가짜이빨
136, 236, 336 : 회전돌기
140, 240, 340 : 기밀재
141 : 와셔

Claims (19)

1. 한쪽은 들어오는 파이프를 향해 열려 있고 다른 한쪽 끝에는 파이프의 삽입량을 제한하는 걸림턱이 형성된 제 1튜브와, 체결수단에 의해 상기 제 1튜브에 고정되어 입구를 형성하는 제2튜브로 구성되며, 내부에는 입구를 통해 삽입되는 파이프의 원주를 둘러싸는 공간으로 단면 'ㄱ'자의 회전코너가 포함된 쐐기홈이 마련된 연결몸체;
   상기 쐐기홈에 다수가 설치되며, 단면이 반원형상으로 형성되어 상기 쐐기홈의 상기 회전코너에 밀착하여 회전운동하는 회전부와, 상기 회전부와 일체로 형성되어 파이프에 접하는 연장부로 구성되며, 상기 연장부에는 톱니가 형성된 회전쐐기;
   상기 회전쐐기에 접하여 회전쐐기에 회전력을 부여하는 탄성부재와;
   상기 연결몸체에 내설되어 기밀을 담당하는 기밀재를 포함하여 이루어지는 것에 특징이 있는 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 회전코너 단면 'ㄱ'자의 두면은 각각 상기 제 1튜브의 내주면과 상기 제 2튜브가 제공하는 한 면으로 구성되는 것에 특징이 있는 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 쐐기홈에는 상기 회전쐐기를 분리 수용할 수 있게 격리벽이 구비되는 것에 특징이 있는 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 쐐기홈은 상기 제 2튜브에 마련된 다수의 구멍으로 구성되는 것에 특징이 있는 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 회전쐐기는 파이프를 감싸는 도넛 형상을 분할한 호 형상인 것에 특징이 있는 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 회전쐐기의 톱니는 복수 층으로 구성되고, 연결몸체의 입구에서 멀어질수록 회전부의 회전축과 각 층의 톱날 끝과의 거리가 점차 길어지도록 형성되며, 각각의 톱니 날 끝을 연결하는 선은 호 형상을 포함하는 것에 특징이 있는 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치.
7. 제 1항에 있어서, 상기 탄성부재는 탄발을 수행하는 탄성부가 상기 쐐기홈의 내주면과 상기 회전쐐기 사이에 위치하는 것에 특징이 있는 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치.
8. 제 7항에 있어서, 상기 탄성부재는 원통형 판에서 중심방향으로 갈라져 나온 탄성부가 포함된 판 스프링인 것에 특징이 있는 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치.
9. 제 8항에 있어서, 상기 탄성부는 여닫이 창 형상으로 형성된 것에 특징이 있는 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치.
10. 제 8항에 있어서, 상기 판 스프링은 일부가 중심방향으로 연장되고 입구를 향해 꺽인 꺽임부가 추가로 형성되는 것에 특징이 있는 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치.
11. 제 7항에 있어서, 상기 탄성부재는 코일부가 상기 회전쐐기의 측면에 위치하는 토션 스프링인 것에 특징이 있는 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치.
12. 제 1항에 있어서, 상기 탄성부재는 체결수단에 의해 상기 연결몸체에 고정되는 것에 특징이 있는 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치.
13. 제 11항 및 12항에 있어서, 상기 탄성부재의 체결수단은 'U'자 형 클립인 것에 특징이 있는 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치.
14. 제 3항, 제 4항 및 제 7항에 있어서, 상기 탄성부재는 고무재질로 상기 기밀재 및 격리벽과 한 몸으로 제작되는 것에 특징이 있는 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치.
15. 제 1항에 있어서, 상기 기밀재와 회전쐐기 사이에는 와셔가 추가 설치되는 것에 특징이 있는 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치.
16. 제 1항에 있어서, 상기 연결장치는 회전쐐기가 탈락되지 않고 제자리에서 회전하도록 회전쐐기 고정수단이 부가된 것에 특징이 있는 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치.
17. 제 16항에 있어서, 상기 회전쐐기 고정수단은 상기 회전쐐기의 회전부 양 측면에 형성된 돌기를 포함하는 것에 특징이 있는 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치.
18. 제 16항에 있어서, 상기 회전쐐기 고정수단은 상기 회전쐐기의 회전부와 톱니 사이의 연장부에 형성된 파이프 길이 방향으로 뻗은 가짜이빨을 포함하는 것에 특징이 있는 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치.
19. 제 16항에 있어서, 상기 회전쐐기 고정수단은 원심에서 볼 때 상기 쐐기홈의 정면도가 사다리꼴 형상인 것을 포함하는 것에 특징이 있는 회전쐐기를 이용한 파이프연결장치.

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