KR20180023512A

KR20180023512A - 파이프 연결 장치 및 파이프 연결 방법

Info

Publication number: KR20180023512A
Application number: KR1020160109002A
Authority: KR
Inventors: 홍현국; 조웅희; 제갈민수
Original assignee: 주식회사 메가조인트
Priority date: 2016-08-26
Filing date: 2016-08-26
Publication date: 2018-03-07
Also published as: KR101854831B1

Abstract

2개의 파이프의 대향하는 단부를 상호 연결하는 파이프 연결 장치가 개시되며, 본 파이프 연결 장치는 전단부에 제1 파이프의 단부가 삽입되고, 상기 전단부 중 일부에 제1 확관부가 형성되는 아우터 바디; 상기 제1 파이프의 외주와 상기 제1 확관부의 내주 사이에 개재되는 제1 씰링 링; 및 상기 제1 확관부의 외주를 둘러싸는 제1 가압 링을 포함하되, 상기 제1 확관부는 스웨징에 의해 상기 제1 씰링 링에 대응하는 부분의 내경이 감소되는 방향으로 소성 변형된 상태이고, 상기 제1 가압 링은 상기 제1 확관부의 소성 변형 전 외경보다 작은 내경을 가지고 상기 제1 확관부를 가압하도록 배치된다.

Description

파이프 연결 장치 및 파이프 연결 방법{PIPE CONNECTION APPARATUS AND PIPE CONNECTION METHOD}

본원은 파이프 연결 장치 및 파이프 연결 방법에 관한 것이다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 파이프 연결 장치의 스웨징(swaging) 전후를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 스웨징 원리를 이용하여 파이프를 연결하는 종래의 장치는 파이프(210, 220)의 단부로부터 일정 영역을 원통형으로 둘러싸는 바디(330)와, 바디(330)의 중앙부를 향해 종 방향을 따라 선형으로 이동하면서 바디의 외경을 줄어들게 가이드하는 스웨지 링(swage ring)(310, 320)을 포함한다.

스웨지 링(310, 320)의 이동으로 인해 바디(330)의 외경이 줄어들면서, 바디(330)의 내면과 파이프(210, 220) 외면 사이의 틈이 제거되어 유체의 유출이 방지됨과 동시에 파이프(220)가 바디(330)에 강하게 고정된다.

이러한 스웨징 원리를 이용하여 파이프(210, 220)를 연결하는 종래의 장치는 유체의 유출 방지와 파이프의 고정이라는 두 가지의 기본 목적을 충족시키면서 바디와 링의 세부 형상을 조금씩 달리하는 방향으로 상용화되고 있다.

본원의 배경이 되는 기술은 한국등록특허공보 제1365539호에 개시되어 있다.

본원은 스웨지 방식이 갖는 장점을 유지하면서, 종래와 다른 구성의 형태 및 결합 방식을 통해 성능, 제조 원가 및 사용성 측면에서 진보된 파이프 연결 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제1 측면에 따른 파이프 연결 장치는, 전단부에 제1 파이프의 단부가 삽입되고, 상기 전단부 중 일부에 제1 확관부가 형성되는 아우터 바디; 상기 제1 파이프의 외주와 상기 제1 확관부의 내주 사이에 개재되는 제1 씰링 링; 및 상기 제1 확관부의 외주를 둘러싸는 제1 가압 링을 포함하되, 상기 제1 확관부는 스웨징에 의해 상기 제1 씰링 링에 대응하는 부분의 내경이 감소되는 방향으로 소성 변형된 상태이고, 상기 제1 가압 링은 상기 제1 확관부의 소성 변형 전 외경보다 작은 내경을 가지고 상기 제1 확관부를 가압하도록 배치될 수 있다.

본원의 제2 측면에 따른 파이프 연결 방법은, 아우터 바디를 형성할 아우터 바디용 관을 준비하는 단계; 상기 아우터 바디용 관의 전단부에 제1 파이프의 단부를 삽입하는 단계; 상기 아우터 바디용 관에 대하여 제1 확관부의 형성 예정 지점의 후방에 제1 가압 링을 배치하는 단계; 상기 아우터 바디용 관의 전단부 중 일부에 상기 제1 확관부를 형성하는 단계; 상기 제1 파이프의 외주와 상기 제1 확관부의 내주 사이에 제1 씰링 링을 개재하는 단계; 상기 제1 확관부의 전단에 그 내경이 축소되는 제1 제한 단부를 형성하는 단계; 상기 제1 확관부에 대한 스웨징을 수행하며 상기 제1 가압 링을 견인하는 제1 스웨징 블록, 상기 아우터 바디용 관의 중간부를 둘러싸도록 배치되는 기준 블록 및 상기 기준 블록에 대하여 상기 제1 스웨징 블록을 전방으로 밀어 이동시키는 구동부를 구비하는 체결 공구를 상기 아우터 바디용 관의 외주면에 배치하는 단계; 및 상기 제1 스웨징 블록을 전방으로 이동시켜 상기 제1 스웨징 블록에 의해 견인되는 상기 제1 가압 링이 상기 제1 확관부를 가압하도록 배치시키는 단계를 포함할 수 있다.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 스웨징에 의해 소성 변형된 제1 확관부가 단순한 형상의 제1 가압 링에 의해 가압되므로, 형태 및 크기가 종래에 비해 줄어든 파이프 연결 장치가 구현될 수 있어, 배관 간의 간격이 더 좁아질 수 있고 배관 구조의 설계의 자유도를 향상시킬 수 있다. 또한, 2 개의 파이프에 작용하는 중량이 감소되어 2 개의 파이프에 작용하는 스트레스가 저감될 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 파이프 연결 장치의 스웨징 전후를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2a는 본원의 일 실시예에 따른 파이프 연결 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2b는 본원의 일 실시예에 따른 파이프 연결 장치가 제1 파이프와 연결되는 전단부의 구조를 설명하기 위해 도 2a의 A 부분을 확대 도시한 개략적인 단면도이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 파이프 연결 장치의 제1 씰링 링의 구성을 설명하기 위한 입체도(종 방향을 따라 절개한 상태의 입체도)이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 파이프 연결 장치의 전단부의 스웨징 전 상태를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 5는 도 4의 B 를 확대한 개략적인 단면도이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 파이프 연결 장치의 전단부의 스웨징 후 상태를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 파이프 연결 장치가 제2 파이프와 연결되는 후단부의 구조를 설명하기 위해 도 2a의 A 중 일부를 확대 도시한 개략적인 단면도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 본원에서는 파이프의 종 방향을 전후 방향으로 정의하여 설명한다. 예를 들어 도 2a를 기준으로 3시 방향이 전방, 9시 방향이 후방일 수 있다. 다만, 파이프의 종 방향이 파이프의 실제 배치에 있어서 전후 방향에만 종속되는 것은 아니다. 다시 말해, 파이프는 전후 방향뿐만 아니라, 파이프 배치의 필요에 따라 다양한 방향으로 배치될 수 있다.

이하에서는 본원의 일 실시예에 따른 파이프 연결 장치(이하 '본 파이프 연결 장치'라 함)에 대하여 설명한다.

도 2a는 본원의 일 실시예에 따른 파이프 연결 장치의 개략적인 단면도이고, 도 2b는 본원의 일 실시예에 따른 파이프 연결 장치가 제1 파이프와 연결되는 전단부의 구조를 설명하기 위해 도 2a의 A 부분을 확대 도시한 개략적인 단면도이다.

참고로, 도 2a 및 도 2b는 후술할 체결 공구를 이용하여 스웨징 완료된 상태를 도시한 도면으로서, 스웨징 시의 아우터 바디의 소성 변형은 일부 표현되어 있으나, 제1 가압 링과 제2 가압 링의 소성 변형 및 이들 소성 변형과 연계된 아우터 바디, 제1 파이프, 제2 파이프, 이너 바디의 소성 변형은 편의상 그 표현이 간략화되거나 생략되었다. 상기 도면들 이외에 다른 도면들에서도 스웨징에 의한 소성 변형 중 적어도 일부는 그 도시가 간략화되거나 생략될 수 있음을 고려하여 본원의 설명을 이해함이 바람직하다.

도 2a를 참조하면, 본 파이프 연결 장치는 2개의 파이프(210, 220)의 대향하는 단부를 상호 연결하는 장치에 관한 것이다. 참고로, 본 파이프 연결 장치가 제1 파이프(210)와 연결되는 전단부 및 중간부의 구조를 중심으로 먼저 설명한 다음, 제2 파이프(220)와 연결되는 후단부 및 중간부의 구조에 대해 설명하기로 한다.

본 파이프 연결 장치는 아우터 바디(11)를 포함한다. 아우터 바디(11)는 그 전단부(11b)에 제1 파이프(210)의 단부가 삽입되는 구성이다. 도 2a를 참조하면, 아우터 바디(11)는 그 전단부(11b) 및 중간부(11a)의 일부가 제1 파이프(210)의 단부(후단부)를 둘러싸는 형태로 배치될 수 있다. 참고로 도 2a를 참조하면, 아우터 바디(11)는 종방향(도 2a 기준 3시에서 9시 방향)을 따라 전단부(11b), 중간부(11a) 및 후단부(11c)로 구분될 수 있다.

또한, 도 2b를 참조하면, 아우터 바디(11)의 전단부(11b) 중 일부에 제1 확관부(111)가 형성된다. 예시적으로, 제1 확관부(111)는 아우터 바디(11)의 전단부(11b) 중 앞부분(도 2b 기준 3시 방향 부분)에 형성될 수 있다.

또한, 도 2b를 참조하면, 본 파이프 연결 장치는 제1 씰링 링(17)을 포함한다. 도 2b에 나타난 바와 같이, 제1 씰링 링(17)은 제1 파이프(210)의 외주와 제1 확관부(111)의 내주 사이에 개재된다.

또한, 도 2b를 참조하면, 제1 확관부(111)는 스웨징(swaging)에 의해 제1 씰링 링(17)에 대응하는 부분의 내경이 감소되는 방향으로 소성 변형된 상태이다. 본 파이프 연결 장치에 있어서, 제1 씰링 링(17)이 제1 확관부(111)의 소성 변형에 의해 제1 파이프(210)에 밀착되면서, 제1 파이프(210)와 아우터 바디(11) 사이가 씰링(sealing)될 수 있다.

또한, 도 2a 및 2b를 참조하면, 본 파이프 연결 장치는 제1 가압 링(14)을 포함한다. 도 2b에 나타난 바와 같이, 제1 가압 링(14)은 제1 확관부(111)의 외주를 둘러싼다.

또한, 제1 가압 링(14)은 제1 확관부(111)의 소성 변형 전 외경보다 작은 내경을 가지고 제1 확관부(111)를 가압하도록 배치되는 구성이다. 이에 따라, 제1 확관부(111)는 스웨징 이후 일부 변형이 복원되려는 작용이 제1 가압 링(14)의 내경 제한에 따른 가압에 의해 제한될 수 있다. 즉, 제1 가압 링(14)은 스웨징에 의해 변형된 제1 확관부(111)를 재차 텐션(Tension)을 유지하는 상태로 가압하여 밀폐력을 확보할 수 있다.

종래에는, 프리셋 링(Preset ring) 또는 프레스 링(Press ring)이라고도 불리는 스웨징 링이 바디의 외경 축소 및 외경이 축소된 상태를 유지하는 두 가지 기능을 수행하였다. 반면, 본 파이프 연결 장치에 있어서, 스웨징은 후술하는 제1 스웨징 블록(21)에 의해 수행될 수 있고, 제1 가압 링(14)은 스웨징이 완료된 제1 확관부(111)에 적정 수준의 텐션을 부여하여 밀봉력 및 내진동 성능을 제공하는 역할을 수행할 수 있다. 이러한 역할을 수행하는 제1 가압 링(14)은 텐션 링(Tenshion ring)으로 표현될 수 있다.

이와 같이, 본 파이프 연결 장치에 있어서, 제1 확관부(111)에 대한 소성 변형은 후술하는 제1 스웨징 블록(21)에 의해 이루어지고, 제1 가압 링(14)은 제1 확관부(111)에 대한 가압을 수행하여, 종래와 달리 스웨징하는 역할과 텐션을 작용하는 역할이 분리될 수 있다. 이에 따르면, 도 2b에 나타난 바와 같이, 제1 가압 링(14)은 일정한 내경을 갖는 단순한 형태로 구현될 수 있다. 예시적으로 도 2b를 참조하면, 제1 가압 링(14)은 일정한 내경 내지 두께를 지닌 단순한 파이프 절단물과 같은 형태를 지닐 수 있다. 이처럼 제1 가압 링(14)은, 스웨징 기능 및 텐션 작용 기능을 수행해야 했기에 내경이 점진적으로 줄어드는 형상을 가졌던 종래의 스웨징 링에 비해 보다 더 단순한 형태를 가질 수 있다.

이에 따라, 제1 가압 링(14)의 가공 시간과, 가공 비용이 종전에 비해 절감될 수 있다. 또한, 제1 가압 링(14)에 요구되는 강성이 낮아져, 제1 가압 링(14)이 더 얇고 가볍게 제조될 수 있다. 또한, 이러한 효과에 의해, 본 파이프 연결 장치가 제1 파이프(210) 및 제2 파이프(220)에 작용하는 중량이 감소되어, 제1 파이프(210) 및 제2 파이프(220)에 작용하는 스트레스가 감소될 수 있다.

또한, 제1 가압 링(14)의 형태 단순화로 인해, 본 파이프 연결 장치의 외형 크기가 줄어들 수 있어, 상호 연결되는 제1 파이프(210) 및 제2 파이프(220)를 포함하는 배관 구조의 설계 시, 배관 간의 간격을 더욱 좁게 배치할 수 있게 되어, 기계실 등과 같이 좁은 공간에 다수의 배관이 배치되어야 하는 경우에 본 파이프 연결 장치가 적용되면, 배관 구조의 설계가 효율적으로 이루어질 수 있다.

또한, 제1 씰링 링(17)의 최대 두께(도 2b 기준 12시-6시 방향으로의 최대 두께)는 제1 확관부(111)의 소성 변형 후 내경에서 제1 파이프(210)의 소성 변형 후 외경을 뺀 값의 절반보다 클 수 있다. 다시 말해, 제1 씰링 링(17)의 최대 두께는 제1 확관부(111)의 소성 변형 후의 내측 반지름에서 제1 파이프(210)의 소성 변형 후의 외측 반지름을 뺀 값보다 클 수 있다. 즉, 제1 씰링 링(17)의 최대 두께는 스웨징에 의한 변형 후 제1 확관부(111)의 내주와 제1 파이프(210)의 외주 사이 공간의 크기(도 2b 기준 12시-6시 방향으로의 두께)보다 크게 설정될 수 있다. 예시적으로 도 2b를 참조하면, 제1 씰링 링(17)의 최대 두께는 제1 내측 돌출부(171)와 제1 외측 돌출부(173) 사이의 두께일 수 있다. 이에 따라, 개재되는 공간의 크기(너비)보다 큰 두께로 설정된 제1 씰링 링(17)이 스웨징시 제1 확관부(111)와 제1 파이프(210) 사이에서 상호 소성 변형을 통해 밀착되면서 높은 씰링 효과를 발휘할 수 있다.

제1 씰링 링(17)은 제1 확관부(111)의 소성 변형이 이루어지는 과정에서 제1 확관부(111)와 제1 파이프(210) 사이의 공간에서 제1 확관부(111)의 내주면과 제1 파이프(210)의 외주면을 파고들면서 밀폐(실링) 구조를 제공함과 동시에 영구적으로 제1 확관부(111)와 제1 파이프(210) 사이에 배치되는 구성이라 할 수 있다.

또한, 제1 씰링 링(17)은 제1 파이프(210)에 가해지는 가해지는 Axial 스트레스 및 Torsional 스트레스 각각에 저항할 수 있는 구조를 가질 수 있다.

도 3은 본원의 일 실시예에 따른 파이프 연결 장치의 제1 씰링 링의 구성을 설명하기 위한 입체도(종 방향을 따라 절개한 상태의 입체도)이다.

예시적으로, 도 2b 및 도 3을 참조하면, 제1 씰링 링(17)은, 그 내주에 원주 방향을 따라 연속적으로 형성되는 제1 내측 돌출부(171)를 포함할 수 있다. 예시적으로, 제1 내측 돌출부(171)는 환형으로 형성될 수 있다. 또한, 도 2b 및 도 3에 나타난 바와 같이, 제1 내측 돌출부(171)는 종 방향을 따라 간격을 두고 복수 개 구비될 수 있다. 또한, 도 2b 및 도 3을 참조하면, 제1 씰링 링(17)은 그 외주에 원주 방향을 따라 연속적으로 형성되는 제1 외측 돌출부(173)를 포함할 수 있다. 예시적으로, 제1 외측 돌출부(173)는 환형으로 형성될 수 있다. 또한, 도 2b 및 도 3에 나타난 바와 같이, 제1 외측 돌출부(173)는 종 방향을 따라 간격을 두고 복수 개 구비될 수 있다. 또한, 도 2b 에 나타난 바와 같이, 제1 내측 돌출부(171) 및 제1 외측 돌출부(173)는 서로 대응하는 위치에 형성될 수 있다.

이처럼 제1 내측 돌출부(171) 및 제1 외측 돌출부(173)가 원주 방향을 따라 연속적으로 연장되는 구조(이를테면 환형 구조)를 형성함으로써, 아우터 바디(11)와 제1 파이프(210) 사이의 밀폐가 그 둘레를 따라 연속적으로 이루어질 수 있다. 즉, 제1 내측 돌출부(171) 및 제1 외측 돌출부(173)는 배관 내외부간의 밀폐를 위해 그 종 단면이 배관 축(종 방향 파이프 중심 축)을 포함하여 형성될 수 있는 모든 면을 관통하는 연속된 구조로 제공될 수 있다.

또한, 제1 내측 돌출부(171) 및 제1 외측 돌출부(173) 중 적어도 하나는 격자 형태로 돌출되도록 구비될 수 있다. 이러한 격자 형상은 축 대칭형 구조로 구비됨이 바람직하다. 즉, 제1 외측 돌출부(173)는, 제1 확관부(111)의 표면 상에 결함이 존재하는 경우 결함부에 이웃(인접)하는 격자들이 국소 영역의 폐쇄(밀폐) 공간을 형성함과 동시에 제1 확관부(111)의 토션(torsion)을 방지하도록, 그 외주에 원주 방향을 따라 격자 형태로 돌출될 수 있다. 또한, 제1 내측 돌출부(171)는 제1 파이프(210)의 표면 상에 결함이 존재하는 경우 결함부에 이웃(인접)하는 격자들이 국소 영역의 (폐쇄)밀폐 공간을 형성함과 동시에 제 1 파이프(210)의 토션(torsion)을 방지하도록, 그 내주에 원주 방향을 따라 격자 형태로 돌출될 수 있다.

예시적으로, 상기 격자 형태는 환형 돌출부가 종 방향으로 간격을 두고 복수개 형성되고, 환형의 돌출부 사이를 원주 방향으로 간격을 두고 형성된 복수개의 치형 돌출부가 연결하는 형태일 수 있다. 이처럼 제1 내측 돌출부(171) 및 제1 외측 돌출부(173) 중 적어도 하나 이상이 격자 형태로 구비되는 경우, 각각의 격자가 일종의 격벽으로 작용하여 누출 방지 능력을 더 높게 기대할 수 있는 장점이 있다. 즉, 격자 형태로 씰링이 이루어지는 경우, 결함부로부터의 누출이 소정의 격자 영역 내로만 제한되고 더 이상의 누출이 차단될 수 있다. 또한, 격자 형태는 이와 접하는 구성의 토션(torsion)을 방지하는 역할 또한 수행할 수 있다.

또한, 도 2b 및 도 3을 참조하면, 제1 씰링 링(17)은 제1 내측 치형부(172)를 포함할 수 있다. 제1 내측 치형부(172)는 제1 씰링 링(17)의 내주에 원주 방향을 따라 형성될 수 있다. 제1 내측 치형부(172)는 널링 형태를 가질 수 있다. 다시 말해, 도 2에 나타난 바와 같이, 제1 내측 치형부(172)는 종 방향으로 길게 형성된(종 방향으로 연속적으로 연장된) 치형(tooth form)이 제1 씰링 링(17)의 내주 상에 원주 방향을 따라 반복적으로 배치되는 형태로 구비될 수 있다. 또한, 제1 내측 치형부(172)는 제1 파이프(210)의 외주 측으로 돌출된 치형 형태로 구비될 수 있다. 예시적으로 도 2b에 나타난 바와 같이, 제1 내측 치형부(172)는 복수 개의 제1 내측 돌출부(171) 사이에 형성될 수 있다.

또한, 도 2b 및 도 3을 참조하면, 제1 씰링 링(17)은 제1 외측 치형부(174)를 포함할 수 있다. 도 2를 참조하면, 제1 외측 치형부(174)는 제1 씰링 링(17)의 외주에 원주 방향을 따라 형성될 수 있다. 제1 외측 치형부(172)는 널링 형태를 가질 수 있다. 도면에 제1 외측 치형부(174)가 자세히 도시되지는 않았지만, 제1 외측 치형부(174)는 종 방향으로 길게 형성된(종 방향으로 연속적으로 연장된) 치형(tooth form)이 제1 씰링 링(17)의 외주 상에 원주 방향을 따라 반복적으로 배치되는 형태로 구비될 수 있다. 또한, 제1 외측 치형부(174)는 아우터 바디(11)의 내주 측으로 돌출된 치형 형태로 구비될 수 있다. 예시적으로 도 2b에 나타난 바와 같이, 제1 외측 치형부(174)는 복수 개의 제1 외측 돌출부(173) 사이에 형성될 수 있다.

제1 외측 치형부(174) 및 제1 내측 치형부(172)는 제1 파이프(210)의 토션(torsion)을 방지하도록 제1 확관부(111)의 소성 변형과 연계하여 제1 파이프(210)를 가압할 수 있다.

구체적으로, 제1 확관부(111)는 제1 내측 치형부(172) 및 제1 외측 치형부(174)에 대응하는 부분의 내경 및 외경이 감소되는 방향으로 소성 변형된 상태일 수 있다. 이때, 제1 내측 치형부(172)는 제1 파이프(210)의 외주면을 가압하며 적어도 일부 변형될 수 있다. 또한, 제1 파이프(210)는 제1 내측 치형부(172)의 가압에 의해 변형될 수 있다. 이에 따라, 제1 내측 치형부(172)는 제1 파이프(210)의 외주면을 파고드는 형태로 제1 파이프(210)에 결합될 수 있다. 이와 유사하게, 제1 외측 치형부(174)는 제1 확관부(111)의 내주면을 가압하며 적어도 일부 변형될 수 있다. 또한, 제1 확관부(111)는 이러한 제1 외측 치형부(174)의 가압에 의해 변형될 수 있다. 이에 따라, 제1 외측 치형부(174)는 제1 확관부(111)의 내주면을 파고드는 형태로 제1 확관부(111)에 결합될 수 있다. 이러한 제1 내측 치형부(172) 및 및 제1 외측 치형부(174)에 의해, 제1 파이프(210)의 비틀림 외력에 대한 내성(anti-torsion)이 상당히 증대될 수 있다.

즉, 본 파이프 연결 장치에 있어서, 제1 씰링 링(17)은, 제1 확관부(111)의 소성 변형이 이루어지는 과정에서 제1 확관부(111)와 제1 파이프(210) 사이의 공간에서 제1 확관부(111)와 제1 파이프(210)를 파고들면서 밀폐(씰링) 구조를 제공함과 동시에 영구적으로 제1 확관부(111)와 제1 파이프(210) 사이에 배치되는 제1 내측 돌출부(171) 및 제1 외측 돌출부(173)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 씰링 링(17)은 제1 파이프(210)의 torsional stress에 대응하기 위하여 제1 내측 치형부(172) 및 제1 외측 치형부(174)를 포함할 수 있다.

또한, 제1 씰링 링(17)은 제1 파이프(210) 및 아우터 바디(11)의 재질보다 상대적으로 높은 표면 경도를 갖도록 제조될 수 있다. 예시적으로, 제1 씰링 링(17)은 제1 파이프(210) 및 아우터 바디(11) 대비 높은 인장 강도와 유사한 내식성을 갖는 재질로 제작될 수 있다. 또는, 제1 씰링 링(17)은 제1 파이프(210) 및 아우터 바디(11)와 동일한 재질로 제작되되, 열처리 또는 특수 표면 처리를 통해 제1 파이프(210) 및 아우터 바디(11)의 재질보다 상대적으로 높은 표면 경도를 갖도록 제조될 수 있다.

이에 따라, 제1 씰링 링(17)은 제1 파이프(210)의 외주면 및 아우터 바디(210)의 내주면에 존재하는 표면 결함을 무시할 수 있는 깊이로 파고들어 우수한 밀폐 능력을 확보함과 동시에 체결을 위해 필요한 외력(후술하는 체결 공구에 의한 외력)을 절감시킬 수 있다. 즉, 제1 씰링 링(17)은, 제1 파이프(210)의 외주면 및 아우터 바디(11)의 내주면에 존재하는 표면 결함의 깊이보다 더 깊은 깊이(표면 결함을 무시할 수 있는 깊이)로 파고들 수 있도록, 제1 파이프(210) 및 아우터 바디(11)의 재질보다 상대적으로 높은 표면 경도를 갖는 재질로 제조될 수 있다. 또한, 제1 씰링 링(17)의 제1 내측 돌출부(171), 제1 외측 돌출부(173), 제1 내측 치형부(172), 제1 외측 치형부(174) 등의 돌출 구성은 대상의 표면을 파고들 수 있는 뾰족한 돌기 형태(예를 들면, 첨단)의 단면을 가지도록 구비될 수 있다.

도 4는 본원의 일 실시예에 따른 파이프 연결 장치의 전단부의 스웨징 전 상태를 설명하기 위한 개략적인 단면도이고, 도 5는 도 4의 B 부분을 확대한 개략적인 단면도이며, 도 6은 본원의 일 실시예에 따른 파이프 연결 장치의 전단부의 스웨징 후 상태를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 4 및 도 6을 비교하여 보면, 제1 확관부(111)에 대한 스웨징은 제1 확관부(111)의 외경보다 작은 내경을 갖는 제1 스웨징 블록(21)이 종 방향을 따라 제1 확관부(111) 측으로 선형 이동함으로써, 이루어질 수 있다.

구체적으로, 도 5를 참조하면, 제1 스웨징 블록(21)은 제1 확관부(111)와 접촉되는 전단 부분에 제1 확관부(111)의 외경보다 작은 내경에서 제1 확관부(111)의 외경보다 큰 내경으로 확장되는 제1 테이퍼부(211)를 포함할 수 있다. 즉, 제1 테이퍼부(211)는 테이퍼된(tapered) 형상을 가질 수 있다.

도 4 및 도 6을 비교하여 보면, 제1 스웨징 블록(21)이 아우터 바디(11)의 중간부(11a)로부터 전단부(11b)를 향해 선형으로 이동하면서, 제1 테이퍼부(211)는 확관부(111)를 점진적으로 가압하며 확관부(111) 상을 지나가게 되고, 이에 따라, 확관부(111)가 외경 및 내경이 축소되는 방향으로 소성 변형될 수 있다.

또한, 도 5를 참조하면, 제1 스웨징 블록(21)은 그 이동과 연동하여 제1 가압 링(14)을 견인 가능하도록 내주에 제1 가압 링(14)에 대응하여 함몰되는 제1 환형 함몰부(212)를 포함할 수 있다.

도 4 및 도 6을 비교하여 보면, 제1 가압 링(14)은 제1 스웨징 블록(21)이 제1 확관부(111)의 후방에서 제1 확관부(111) 측으로 종 방향을 따라 선형으로 이동되면서 견인되어 도 5에 나타난 바와 같이, 제1 확관부(111)를 가압하도록 배치될 수 있다. 도 5에 나타난 바와 같이, 제1 스웨징 블록(21)은, 그 전단부에 제1 테이퍼부(211)를 포함하고, 그 후단부에 제1 환형 함몰부(212)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 도 4 및 도 5를 비교하면, 제1 스웨징 블록(21)은 전방(도면 기준 3시 방향)으로 이동함으로써, 제1 확관부(111)에 대한 스웨징을 수행하면서, 스웨징된 제1 확관부(111)의 외면 위로 가압 링(14)이 덮어 씌워지게 할 수 있다.

또한, 제1 가압 링(14)은 그 내경이 제1 스웨징 블록(21)의 가장 작은 내경(제1 테이퍼부나 제1 환형 함몰부가 형성되지 않는 부분의 최소 내경)보다 작게 구비될 수 있다. 이와 같이 제1 가압 링(14)의 내경을 설정함으로써, 제1 스웨징 블록(21)이 지나간 이후 일부 다시 팽창(복원)되는 제1 확관부(111)를 제1 가압 링(14)이 재차 텐션(tension)을 유지하는 상태로 가압하여 보다 완전한 밀폐력이 확보될 수 있다.

또한, 도 4에 나타난 바와 같이, 아우터 바디(11)는 제1 확관부(111)의 소성 변형 전 제1 씰링 링(17)의 이탈을 방지하도록 제1 확관부(111)의 전단에 그 내경이 축소되는 제1 제한 단부(112)를 포함할 수 있다. 도 4 및 도 6을 비교하여 보면, 제1 확관부(111)의 소성 변형 시, 이와 연결된 제1 제한 단부(112)도 적어도 일부 소성 변형될 수 있다.

또한, 제1 확관부(111)의 외주면에는 마찰 저감 코팅이 이루어질 수 있다. 구체적으로, 제1 확관부(111)의 외주면에는 스웨징 과정에서 마찰로 인한 체결력 요구치를 감소시키되, 제1 가압 링(14)의 이탈은 방지될 수 있는 방향으로 마찰 저감 코팅이 이루어짐이 바람직하다. 예를 들어, 제1 가압 링(14)의 진입이 시작되는 제1 확관부(111)의 후방 시작점(도면 기준 9시 방향의 뒤쪽 부분)부터 후단부는 마찰 저감 코팅을 적용하고, 제1 확관부(111)의 전단부 중 적어도 일부 영역은 제1 가압 링(14)의 이탈을 방지하는 마찰력이 확보될 수 있도록 마찰 저감 코팅을 미적용할 수 있다..

한편, 아우터 바디(11)의 두께는 제1 파이프(210)의 두께 이상일 수 있다. 즉, 종래의 바디와 달리, 본원의 아우터 바디(11)는 연결의 대상이 되는 파이프(배관)와 동등 이상의 두께를 지닌 동일 재질의 배관을 확관 및 축관(축소)하는 형태로 구비될 수 있다. 또한, 아우터 바디(11)의 의 재질은 제1 파이프(210)의 재질과 동일할 수 있다.

또한, 도 2a내지 도 6에 나타난 바와 같이, 제1 확관부(111) 및 제1 제한 단부(112)를 포함하는 아우터 바디(11)의 두께는 일정할 수 있다. 여기서, 아우터 바디(11)의 두께가 일정하다는 것은, 아우터 바디(11)가 소정의 두께를 갖는 배관을 확관 및 축관(축소)하는 형태로 제조된다는 점을 고려하여, 확관 내지 축관 공정에서 발생할 수 있는 미세한 두께 차이까지 포함하는 개념으로 이해함이 바람직하다.

이처럼 제1 확관부(111) 및 제1 제한 단부(112)는 확관 방식의 파이프 제조 공정에 의해 형성될 수 있다. 예시적으로, 두께가 일정한 배관 형태의 아우터 바디(11)의 전단부의 후방 외주 상에 제1 가압 링(14)을 배치한 다음, 아우터 바디(11)의 전단부 전방의 적어도 일부를 확관하여 제1 확관부(111)가 형성될 수 있다. 다음으로, 제1 확관부(111) 내주면 상에 제1 씰링 링(17)을 배치한 다음, 아우터 바디(11)의 전단부의 전단을 축소(축관)하여 제1 제한 단부(112)가 형성될 수 있다.

또한, 도 5를 참조하면, 아우터 바디(11)의 중간부(11a)의 외주에는 후술할 기준 블록(23)의 내주에 형성된 맞물림 돌기(231)와 맞물림 결합되는 맞물림 함몰부(117)가 형성될 수 있다. 도 5에 나타난 바와 같이, 맞물림 돌기(231)와 맞물림 함몰부(117)의 맞물림 결합에 의해, 기준 블록(23)의 종 방향(도 5 기준 3시-9시 방향) 이동이 제한될 수 있다. 경우에 따라, 맞물림 돌기(231) 및 맞물림 함몰부(231)는 복수 개가 형성될 수 있으며, 이 때, 복수 개의 맞물림 돌기(231) 및 맞물림 함몰부(231) 각각은 서로 맞물림 가능하도록 대응되게 형성될 수 있다.

또한, 도 2b 및 도 5를 참조하면, 아우터 바디(11)는 스토퍼 돌기(118)를 포함할 수 있다. 도 5에 나타난 바와 같이, 스토퍼 돌기(118)는 아우터 바디(11)의 중간부(11a)의 내주에 형성될 수 있다. 스토퍼 돌기(118)에 의해 제1 파이프(210)의 후방으로의 이동이 제한될 수 있다. 다시 말해, 제1 파이프(210)는 스토퍼 돌기(118)와 접촉되는 위치까지 아우터 바디(11)에 삽입될 수 있다.

또한, 도 2b 및 도 5에 나타난 바와 같이, 스토퍼 돌기(118)는 아우터 바디(11)의 중간부(11a)의 내주의 맞물림 함몰부(117)와 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 이에 따라, 상술한 바와 같이, 두께가 일정한 아우터 바디(11)에 대하여 맞물림 함몰부(117) 및 스토퍼 돌기(118)가 형성될 수 있다. 예시적으로, 스토퍼 돌기(118)는 맞물림 함몰부(117)가 내측으로 함몰되는 양만큼 내측으로 돌출 형성될 수 있다. 이에 따라, 맞물림 함몰부(117) 및 스토퍼 돌기(118)는 확관 방식에 의해 형성될 수 있다.

다만, 아우터 바디(11)는 경우에 따라 스토퍼 돌기(118)를 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, 기존 배관(파이프)의 수리를 위해 일정 부분만을 잘라내고 시공하는 경우, 스토퍼 돌기(118)가 없는 아우터 바디(11)의 구성이 채택될 수 있다.

또한, 기준 블록(23)은 그 전단이 후술하는 제1 돌출부(115)의 후단과 맞닿도록 배치되는 방식으로, 제1 돌출부(115)가 기준 블록(23)의 위치를 안내하는 역할을 할 수 있다. 또한, 후술하는 제2 돌출부(116)가 기준 블록(23)의 후단 위치를 안내하는 역할을 할 수 있다. 또한, 제1 돌출부(115)와 제2 돌출부(116) 사이의 종 방향 간격은 기준 블록(23)의 종 방향 길이에 대응하여, 제1 돌출부(115)와 제2 돌출부(116) 사이에서 기준 블록(23)이 종 방향으로 이동되지 않게 고정될 수 있는 간격으로 설정될 수 있다.

또한, 도 5를 참조하면, 아우터 바디(11)는 제1 돌출부(115)를 포함할 수 있다. 도 5에 나타난 바와 같이, 제1 돌출부(115)는, 견인되기 전에 미리 설정된 초기 위치에 배치되는 제1 가압 링(14)의 후단과 접촉되는 위치에 형성될 수 있다. 제1 돌출부(115)에 의해 제1 가압 링(14)의 체결 전 위치가 특정될 수 있다.

제조 방법적인 측면에 있어서, 제1 가압 링(14)은 아우터 바디(11)에 대하여 스토퍼 돌기(118)와 제1 돌출부(115)를 성형한 다음, 제1 확관부(111)의 가공 이전에 아우터 바디(11)의 외주에 끼워질 수 있다. 이 때, 그 후단이 제1 돌출부(115)와 접촉되는 위치에 임시 고정될 수 있다. 이러한 해당 위치는 후술하는 제1 스웨징 블록(21)에 의한 견인이 시작되기 전까지 유지될 수 있다.

도 5에 나타난 바와 같이, 아우터 바디(11)의 중간부(11a)의 내주 중 제1 돌출부(115)와 대응하는 부분은 외측 방향으로 함몰될 수 있다. 또한, 상기 함몰은 제1 돌출부(115)의 외측 방향으로의 돌출량에 대응하여 이루어질 수 있다. 예시적으로, 제1 돌출부(115)는 확관 방식에 의해 형성될 수 있다.

본 파이프 연결 장치에 있어서, 제1 확관부(111), 제1 제한 단부(112), 맞물림 함몰부(117), 스토퍼 돌기(118) 및 제1 돌출부(115)를 가지면서도 소정의 두께 범위 이내의 두께를 유지하는 아우터 바디(11)는 종래의 기계 절삭 가공이 아닌 확관 방식으로 제조 공법을 변경하여서도 용이하게 제조 가능한 구조라 할 수 있다. 즉, 본 파이프 연결 장치에 의하면, 아우터 바디(11)의 제조 시, 종래의 절삭 과정에서 발생하였던 원자재 손실이 최소화되어 원가가 절약될 수 있고, 가공 시간이 절감될 수 있으며, 생산성이 증대될 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 파이프 연결 장치에 의하면, 종래의 절삭 가공 시에 여러 대의 기계에서 동시 다발적으로 생산할 경우 발생할 수 있는 가공 치수의 불균일 요소를 크게 줄일 수 있어, 대량 생산시의 품질 안정화가 가능한 장점이 있다.

또한, 도 2a 를 참조하면, 본 파이프 연결 장치는, 이너 바디(19)를 포함할 수 있다. 이너 바디(19)는 전단부가 제1 파이프(210)의 단부에 삽입될 수 있다. 다시 말해, 도 2b를 참조하면, 이너 바디(19)는 그 전단부가 제1 파이프(210)의 단부(후단부)에 의해 둘러싸이는 형태로 배치될 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 이너 바디(19)는 아우터 바디(11)와 분리형으로 제작될 수 있다. 이에 따라, 본 파이프 연결 장치에 있어서, 이너 바디(19)는 옵셔널(Optional)하게 사용될 수 있다. 예시적으로, 본 파이프 연결 장치가 반도체, 제약 등 일부 산업군에서 요구되는 고청정 가스 배관 또는 구리와 같은 연질 배관에 적용될 때, 이너 바디(19)가 선택적으로 사용될 수 있다. 참고로, 이너 바디(19)는 파이프의 단부 내부에 삽입되는 구성으로서, '인서트'라 칭할 수 있다.

이너 바디(19)가 포함되는 경우, 도 2b를 참조하면, 제1 파이프(210)는 그 단부가 아우터 바디(11)의 전단부(11b)의 내주면과 이너 바디(19)의 전단부의 외주면 사이에 개재되는 형태로 배치될 수 있다.

또한, 도 2b를 참조하면, 이너 바디(19)의 전단부의 외주 중 제1 씰링 링(17)의 제1 내측 돌출부(171)와 대응하는 위치에는 환형의 제1 외측 돌기(191, 192)가 형성될 수 있다. 도 2b를 참조하면, 제1 내측 돌출부(171)가 스웨징 및 제1 가압 링(14)에 의한 가압에 의해 소성 변형되어 제1 파이프(210)의 외주면을 가압하였을 때, 제1 외측 돌기(191, 192)는 제1 파이프(210)의 내측 중 제1 내측 돌출부(171)와 대응하는 위치에서 상기 가압에 대하여 제1 파이프(210)를 지지하는 구성이다. 환형인 제1 외측 돌기(191, 192)가 제1 파이프(210)를 지지하면서 제1 파이프(210)에 밀착됨으로써, 제1 파이프(210)와 이너 바디(19) 사이가 씰링될 수 있다.

도 3을 참조하면, 전술한 바와 같이 제1 씰링 링(17)의 제1 내측 돌출부(171)는 종 방향을 따라 간격을 두고 복수 개 구비될 수 있고, 이너 바디(19)의 제1 외측 돌기(191. 192)는 복수개의 제1 내측 돌출부(171) 각각에 대응하여 복수 개 구비될 수 있다.

또한, 본 파이프 연결 장치는 체결 공구를 포함할 수 있다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 체결 공구는, 상술한 제1 스웨징 블록(21), 아우터 바디(11)의 중간부를 둘러싸도록 배치되는 기준 블록(23) 및 기준 블록(23)에 대하여 제1 스웨징 블록(21)을 전방으로 밀어 이동시키는 구동부(미도시, 제1 구동부)를 포함할 수 있다.

도 4 및 도 6을 비교하여 보면, 기준 블록(23)은 바디(11)의 중간부(11a)에 위치하여 제1 스웨징 블록(21)이 이동하는데 있어 기준 위치로 작용할 수 있다. 구동부는 제1 스웨징 블록(21)을 전방(도 4 및 도 6 기준 3시 방향)으로 밀며 기준 블록(23)으로부터 제1 스웨징 블록(21)을 종 방향을 따라 점점 이격시킬 수 있다. 예시적으로, 구동부는 유압 구동 장치일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.

또한, 제1 스웨징 블록(21) 및 기준 블록(23)은 아우터 바디(11)를 둘러쌀 수 있도록 환형(원형)의 내주면을 가질 수 있다. 또한, 제1 스웨징 블록(21) 및 기준 블록(23)의 외형은 제1 스웨징 블록(21)과 기준 블록(23) 사이의 간격을 조절하는 구동부의 구성에 따라 결정될 수 있다. 예시적으로 도 4를 참조하면, 구동부를 제1 스웨징 블록(21)과 기준 블록(23) 사이에 배치할 수 있는 공간이 확보되도록, 제1 스웨징 블록(21)의 후단(도 4 기준 9시 방향)의 외측에는 내측으로 함몰된 구동부 배치용 홈이 형성될 수 있다.

이처럼 제1 스웨징 블록(21)은 아우터 바디(11)의 중간부(11a)에 위치한 기준 블록(23)으로부터 확관부(111)가 형성된 전방을 향해 이동하는 구성이라는 점에서, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 스웨지 링(310)이 바디(330)의 중앙부를 향해 이동되는 방식을 따르는 종래 기술과 구동 방향에서 차이를 보인다. 이러한 차이로 인해, 본원에 적용되는 구동부는 그 규모가 크게 간소화될 수 있다. 구체적으로, 종래의 구동부는 바디(330)의 중앙부로부터 종 방향을 따라 이격된 상태인 스웨지 링(310)을 바디(330)의 중앙부를 목표지점으로 당겨오는 구동을 제공하여야 하므로 그 장치 규모가 커질 수밖에 없었다. 반면에, 본원의 구동부는 기준 블록(23)와 이웃하여 배치되는 제1 스웨징 블록(21)을 기준 블록(23)을 출발점으로 하여 그로부터 밀어내는 구동을 제공하면 되므로 그 장치 규모를 종래에 비해 대폭 줄일 수 있는 장점이 있다.

보다 구체적으로 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 종래의 장치는 ㄷ자 형태의 단면을 지닌 바디 중앙의 고정부 내에 다이와 구동부를 넣어 스웨징을 수행하였기에 장치의 외경이나 규모가 매우 클 수밖에 없었다. 이에 반해, 본 파이프 연결 장치의 체결 공구는 기준 블록(23)과 제1 스웨징 블록(21) 사이에 구동부가 위치하면 되므로 장치 전반의 외경이 크게 축소되고 구조 또한 단순해질 수 있다. 이에 따라, 체결 공구의 무게와 크기가 종래에 비해 감소되며, 사용성이 증대될 수 있다. 또한, 본원의 체결 공구에 의하면, 종래의 장치에 비해 외측으로 돌출되는 공구의 영역이 최소화될 수 있어, 상호 간격을 두고 배치되는 각각의 파이프들의 연이은 연결에 요구되는 최소 간격이 줄어들어 배관 설계의 자유도가 크게 증대될 수 있다.

또한, 체결 공구는, 제1 스웨징 블록(21)의 이동과 연동하여 견인되는 제1 가압 링(14)이 제1 확관부(111)를 가압하도록 배치된 다음, 제거될 수 있다.

제1 스웨징 블록(21) 및 기준 블록(23)은 아우터 바디(11)에 대한 배치 및 제거가 용이하도록, 2 개 이상의 파트로 분리 및 재결합될 수 있는 구조를 가질 수 있으며, 파트간의 재결합 및 아우터 바디(11)에 대한 체결 과정에서 풀리지 않도록 잠금 장치를 포함할 수 있다.

이처럼 슬림하게 구비되는 아우터 바디(11)에 상기와 같이 작업 완료 후 제거되고 공구 규모 또한 크게 간소화된 체결 공구가 유기적으로 조합됨으로써, 바디 자체에 큰 외경의 돌출부가 마련될 수밖에 없었던 종래의 장치(도 1a 및 도 1b 참조)에 비해 불필요한 구조가 제거되고 구성이 간명해질 수 있어, 장치 전반의 외경 및 무게가 감소하는 장점을 갖는다.

이상에서는 본 파이프 연결 장치 중 제1 파이프(210)에 설치되는 전단부의 구조에 중점을 두어 설명하였으며, 이하에서는 본 파이프 연결 장치 중 제2 파이프(220)에 설치되는 후단부의 구조에 중점을 두어 설명하기로 한다. 다만, 본 파이프 연결 장치가 제2 파이프(220)와 연결되는 후단부의 구조는 전술한 전단부의 구조와 동일 내지 유사한 구조를 가지므로, 앞서 살핀 구성과 동일 내지 유사한 구성에 대한 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.

참고로, 본 파이프 연결 장치의 전단부의 구조와 후단부의 구조가 대칭적으로 구비되는 경우, 본 파이프 연결 장치는 직관을 연결하는 부속이라 할 수 있을 것이다. 다만, 본 파이프 연결 장치는 이러한 대칭적인 구조 형태로만 구비되는 것으로만 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 본 파이프 연결 장치는 비대칭적인 관 연결을 위한 부속으로도 적용될 수 있다. 구체적인 예로, 본 파이프 연결 장치는 엘보우, 티, 레듀샤 등의 형태에 적용 가능하도록 구비될 수 있다. 또한, 본 파이프 연결 장치는 파이프의 한쪽에만 적용될 수 있다. 예를 들면, 본 파이프 연결 장치의 후단부(11c)가 파이프 형상으로 대체될 수 있다. 보다 구체적으로, 본 파이프 연결 장치의 후단부(11c)는 그에 이어서 연결되는 다른 파이프 연결 장치의 전단부(11b)에 삽입되는 크기의 파이프 형상으로 대체될 수 있다. 이에 따르면, 본 파이프 연결 장치는 장거리 배관 연결용 파이프의 형태로도 활용 가능하다.

도 7은 본원의 일 실시예에 따른 파이프 연결 장치가 제2 파이프와 연결되는 후단부의 구조를 설명하기 위해 도 2a의 A 중 일부를 확대 도시한 개략적인 단면도이다.

도 2a를 참조하면, 아우터 바디(11)는 후단부(11c)에 제2 파이프(220)의 단부가 삽입될 수 있다. 또한, 아우터 바디(11)의 후단부(11c) 중 일부에 제2 확관부(113)가 형성될 수 있다.

도 7을 참조하면, 본 파이프 연결 장치는 제2 씰링 링(18)을 포함한다. 제2 씰링 링(18)은 제2 파이프(220)의 외주와 제2 확관부(113)의 내주 사이에 개재된다.

도 7을 참조하면, 제2 확관부(113)는 스웨징에 의해 제2 씰링 링(18)에 대응하는 부분의 내경이 감소되는 방향으로 소성 변형된 상태이다.

또한, 도 7을 참조하면, 본 파이프 연결 장치는 제2 가압 링(15)을 포함한다. 제2 가압 링(15)은 제2 확관부(113)의 외주를 둘러싼다. 제2 가압 링(15)은 제2 확관부(113)의 소성 변형 전 외경보다 작은 내경을 가지고 제2 확관부(113)를 가압하도록 배치되는 구성이다.

또한, 제2 씰링 링(18)의 최대 두께는 제2 확관부(113)의 소성 변형 후 내경에서 제2 파이프(220)의 소성 변형 후 외경을 뺀 값의 절반보다 클 수 있다.

또한, 도 7에 나타난 바와 같이, 제2 씰링 링(18)은, 그 내주에 원주 방향을 따라 연속적으로 형성되는 제2 내측 돌출부(181)를 포함할 수 있다. 예시적으로, 제2 내측 돌출부(181)는 환형으로 형성될 수 있다. 또한, 제2 씰링 링(18)은 그 외주에 원주 방향을 따라 연속적으로 형성되는 제2 외측 돌출부(183)를 포함할 수 있다. 예시적으로, 제2 외측 돌출부(183)는 환형으로 형성될 수 있다.

또한, 제2 내측 돌출부(181) 및 제2 외측 돌출부(183) 중 적어도 하나는 격자 형태로 돌출되도록 구비될 수 있다. 구체적으로, 제2 내측 돌출부(181)는 제2 파이프(220)의 표면 상에 결함이 존재하는 경우 결함부에 이웃(인접)하는 격자들이 국소 영역의 폐쇄(밀폐) 공간을 형성함과 동시에 제 2 파이프(220)의 토션(torsion)을 방지하도록, 그 내주에 원주 방향을 따라 격자 형태로 돌출될 수 있다. 또한, 제2 외측 돌출부(183)는, 제2 확관부(113)의 표면 상에 결함이 존재하는 경우 결함부에 이웃(인접)하는 격자들이 국소 영역의 폐쇄(밀폐) 공간을 형성함과 동시에 제2 확관부(113)의 토션(torsion)을 방지하도록, 그 외주에 원주 방향을 따라 격자 형태로 돌출될 수 있다.

또한, 도 7을 참조하면, 제2 씰링 링(18)은 제2 내측 치형부(182)를 포함할 수 있다. 제2 내측 치형부(182)는 제2 씰링 링(18)의 내주에 원주 방향을 따라 형성될 수 있다. 또한, 도 7을 참조하면, 제2 씰링 링(18)은 제2 외측 치형부(184)를 포함할 수 있다. 제2 외측 치형부(184)는 제2 씰링 링(18)의 외주에 원주 방향을 따라 형성될 수 있다. 또한, 제2 외측 치형부(184) 및 제2 내측 치형부(182)는 제2 파이프(220)의 토션(torsion)을 방지하도록 제2 확관부(113)의 소성 변형과 연계하여 제2 파이프(220)를 가압할 수 있다.

또한, 제2 씰링 링(18)은, 제2 파이프(220)의 외주면 및 아우터 바디(11)의 내주면에 존재하는 표면 결함의 깊이보다 더 깊은 깊이(표면 결함을 무시할 수 있는 깊이)로 파고들 수 있도록, 제2 파이프(220) 및 아우터 바디(11)의 재질보다 상대적으로 높은 표면 경도를 갖는 재질로 제조될 수 있다.

도 2a를 참조하면, 제2 확관부(113) 및 제2 제한 단부(112)를 포함하는 아우터 바디(11)의 두께는 일정할 수 있다.

또한, 제2 확관부(113) 및 제2 제한 단부(114)는 확관 방식의 파이프 제조 공정에 의해 형성될 수 있다.

또한, 도 7을 참조하면, 아우터 바디(11)는 제2 돌출부(116)를 포함할 수 있다. 제2 돌출부(116)는, 견인되기 전에 미리 설정된 초기 위치에 배치되는 제2 가압 링(15)의 후단과 접촉되는 위치에 형성될 수 있다.

또한, 도 7에 나타난 바와 같이, 전술한 이너 바디(19)에 있어서, 이너 바디(19)의 후단부의 외주 중 제2 씰링 링(18)의 제2 내측 돌출부(181)와 대응하는 위치에는 환형의 제2 외측 돌기(193, 194)가 형성될 수 있다.

또한, 제2 확관부(113)에 대한 스웨징은, 제2 확관부(113)의 외경보다 작은 내경을 갖는 제2 스웨징 블록(22)이 종 방향을 따라 제2 확관부(113) 측으로 선형 이동함으로써, 이루어질 수 있다.

구체적으로, 도 6을 참조하면, 제2 스웨징 블록(22)은 제2 확관부(113)와 접촉되는 후단 부분에 제2 확관부(113)의 외경보다 작은 내경에서 제2 확관부(113)의 외경보다 큰 내경으로 확장되는 제2 테이퍼부(221)를 포함할 수 있다. 또한, 제2 스웨징 블록(22)은 그 이동과 연동하여 제2 가압 링(15)을 견인 가능하도록 내주에 제2 가압 링(15)에 대응하여 함몰되는 제2 환형 함몰부(222)를 포함할 수 있다.

제2 가압 링(15)은 제2 스웨징 블록(22)이 제2 확관부(113)의 전방에서 제2 확관부(113) 측으로 종 방향을 따라 선형으로 이동되면서 견인되어 제2 확관부(113)를 가압하도록 배치될 수 있다.

즉, 본 파이프 연결 장치에 있어서, 제1 스웨징 블록(21) 및 제2 스웨징 블록(22) 각각은 아우터 바디(11)의 중간부(11a)로부터 아우터 바디(11)의 양 단부(전단부 및 후단부) 각각으로 이동하는 구성이다. 제1 가압 링(14) 및 제2 가압 링(15) 각각은 제1 스웨징 블록(21) 및 제2 스웨징 블록(22) 각각에 의해 각각은 아우터 바디(11)의 중간부(11a)로부터 아우터 바디(11)의 양 단부(전단부 및 후단부) 각각으로 견인되어, 아우터 바디(11)의 양 단부의 일부에 형성된 제1 확관부(111) 및 제2 확관부(113) 각각을 가압하는 구성이다.

또한, 아우터 바디(11)는 제2 확관부(113)의 소성 변형 전 제2 씰링 링(18)의 이탈을 방지하도록 제2 확관부(113)의 전단에 그 내경이 축소되는 제2 제한 단부(114)를 포함할 수 있다.

또한, 본 파이프 연결 장치에 있어서, 체결 공구는 제2 스웨징 블록(22), 아우터 바디(11)의 중간부를 둘러싸도록 배치되는 기준 블록(23) 및 기준 블록(23)에 대하여 제2 스웨징 블록(22)을 전방으로 밀어 이동시키는 구동부(미도시, 제2 구동부)를 포함할 수 있다. 또한, 체결 공구는, 제2 스웨징 블록(22)의 이동과 연동하여 견인되는 제2 가압 링(15)이 제2 확관부(113)를 가압하도록 배치된 다음, 제거될 수 있다.

한편, 이하에서는 본원의 일 실시예에 따른 파이프 연결 방법(이하 '본 파이프 연결 방법'라 함)에 대해 설명한다. 다만, 본 파이프 연결 방법은 상술한 본 파이프 연결 장치와 동일하거나 상응하는 기술적 특징 및 구성을 공유한다. 따라서, 본 파이프 연결 장치에서 설명한 내용과 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하며, 동일 내지 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.

본 파이프 연결 방법은, 2개의 파이프(210, 220)의 대향하는 단부를 상호 연결하는 방법에 관한 것이다.

본 파이프 연결 방법은, 아우터 바디(11)를 형성할 아우터 바디용 관을 준비하는 단계를 포함한다. 또한, 아우터 바디용 관을 준비하는 단계는, 아우터 바디용 관에 맞물림 함몰부(117), 스토퍼 돌기(118), 제1 돌출부(115), 제2 돌출부(116)를 형성할 수 있다.

또한, 본 파이프 연결 방법은, 아우터 바디용 관에 대하여, 제1 확관부(111)의 형성 예정 지점의 후방에 제1 가압 링(14)을 배치하는 단계를 포함한다. 예시적으로, 제1 가압 링(14)은 그 후단이 제1 돌출부(115)의 전단과 접촉되는 위치에 배치될 수 있다. 또한, 본 파이프 연결 방법은, 아우터 바디용 관에 대하여, 제2 확관부(113)의 형성 예정 지점의 전방에 제2 가압 링(15)을 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 예시적으로, 제2 가압 링(15)은 그 전단이 제2 돌출부(116)의 후단과 접촉되는 위치에 배치될 수 있다.

또한, 본 파이프 연결 방법은, 아우터 바디용 관의 전단부 중 일부에 제1 확관부(111)를 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 본 파이프 연결 방법은, 아우터 바디용 관의 후단부 중 일부에 제2 확관부(113)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 본 파이프 연결 방법은 제1 파이프(210)의 외주와 제1 확관부(111)의 내주 사이에 제1 씰링 링(17)을 개재하는 단계를 포함한다. 또한, 본 파이프 연결 방법은 제2 파이프(220)의 외주와 제2 확관부(113)의 내주 사이에 제2 씰링 링(18)을 개재하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 본 파이프 연결 방법은, 제1 확관부(111)의 전단에 그 내경이 축소되는 제1 제한 단부(112)를 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 본 파이프 연결 방법은, 제2 확관부(113)의 전단에 그 내경이 축소되는 제2 제한 단부(114)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 본 파이프 연결 방법은, 제1 제한 단부(112)가 형성된 아우터 바디(11)의 전단부에 제1 파이프(210)의 단부를 삽입하는 단계를 포함한다. 제1 파이프(210)는 스토퍼 돌기(118)와 접촉되는 위치까지 아우터 바디(11)에 삽입될 수 있다. 또한, 본 파이프 연결 방법은, 제2 제한 단부(114)가 형성된 아우터 바디(11)의 후단부에 제2 파이프(220)의 단부를 삽입하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 파이프(220)는 스토퍼 돌기(118)와 접촉되는 위치까지 아우터 바디(11)에 삽입될 수 있다.

또한, 본 파이프 연결 방법은, 제1 확관부(111)에 대한 스웨징을 수행하며 제1 가압 링(14)을 견인하는 제1 스웨징 블록(21), 아우터 바디(11)의 중간부(11a)를 둘러싸도록 배치되는 기준 블록(23) 및 기준 블록(23)에 대하여 제1 스웨징 블록(21)을 전방으로 밀어 이동시키는 구동부(제1 구동부)를 구비하는 체결 공구를 아우터 바디(11)의 외주면에 배치하는 단계를 포함한다. 또한, 체결 공구를 아우터 바디(11)의 외주면에 배치하는 단계에서, 상기 체결 공구는 제2 확관부(113)에 대한 스웨징을 수행하며 제2 가압 링(15)을 견인하는 제2 스웨징 블록(22) 및 기준 블록(23)에 대하여 제2 스웨징 블록(22)을 후방으로 밀어 이동시키는 구동부(제2 구동부)를 포함하여 배치될 수 있다.

또한, 본 파이프 연결 방법은, 제1 스웨징 블록(21)을 전방으로 이동시켜 제1 스웨징 블록(21)에 의해 견인되는 제1 가압 링(14)이 제1 확관부(111)를 가압하도록 배치시키는 단계를 포함한다. 또한, 본 파이프 연결 방법은, 제2 스웨징 블록(23)을 후방으로 이동시켜 제2 스웨징 블록(22)에 의해 견인되는 제2 가압 링(15)이 제 2확관부(113)를 가압하도록 배치시키는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 본 파이프 연결 방법은, 제1 가압 링(14)이 제1 확관부(111)를 가압하도록 배치시키는 단계 이후에, 아우터 바디(11)로부터 상기 체결 공구를 제거하는 단계를 포함한다. 또는, 본 파이프 연결 방법은, 제1 가압 링(14)이 제1 확관부(111)를 가압하도록 배치시키는 단계 및 제2 가압 링(15)이 제 2확관부(113)를 가압하도록 배치시키는 단계가 모두 수행된 이후에, 아우터 바디(11)로부터 상기 체결 공구를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

11: 아우터 바디(outer body)
11a: 아우터 바디의 중간부
11b: 아우터 바디의 전단부
11c: 아우터 바디의 후단부
111: 제1 확관부
112: 제1 제한 단부
113: 제2 확관부
114: 제2 제한 단부
115: 제1 돌출부
116: 제2 돌출부
117: 맞물림 함몰부
118: 스토퍼 돌기
14: 제1 가압 링
15: 제2 가압 링
17: 제1 씰링 링
171: 제1 내측 돌출부
172: 제1 내측 치형부
173: 제1 외측 돌출부
174: 제1 외측 치형부
18: 제2 씰링 링
181: 제2 내측 돌출부
182: 제2 내측 치형부
183: 제2 외측 돌출부
184: 제2 외측 치형부
19: 이너 바디
191, 192: 제1 외측 돌기
193, 194: 제2 외측 돌기
21: 제1 스웨징 블록
211: 제1 테이퍼부
212: 제1 환형 함몰부
22: 제2 스웨징 블록
221: 제2 테이퍼부
222: 제2 환형 함몰부
23: 기준 블록
231: 맞물림 돌기
210: 제1 파이프
220: 제2 파이프
310: 제1 스웨지 링
320: 제2 스웨지 링
330: 바디

Claims

2 개의 파이프의 대향하는 단부를 상호 연결하는 장치에 있어서,
전단부에 제1 파이프의 단부가 삽입되고, 상기 전단부 중 일부에 제1 확관부가 형성되는 아우터 바디;
상기 제1 파이프의 외주와 상기 제1 확관부의 내주 사이에 개재되는 제1 씰링 링; 및
상기 제1 확관부의 외주를 둘러싸는 제1 가압 링을 포함하되,
상기 제1 확관부는 스웨징에 의해 상기 제1 씰링 링에 대응하는 부분의 내경이 감소되는 방향으로 소성 변형된 상태이고,
상기 제1 가압 링은 상기 제1 확관부의 소성 변형 전 외경보다 작은 내경을 가지고 상기 제1 확관부를 가압하도록 배치되는 것인, 파이프 연결 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 씰링 링의 최대 두께는,
상기 제1 확관부의 소성 변형 후 내경에서 상기 제1 파이프의 소성 변형 후 외경을 뺀 값의 절반보다 큰 것인, 파이프 연결 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 씰링 링은 상기 제1 파이프의 외주와 상기 제1 확관부의 내주에 존재하는 표면 결함을 무시할 수 있는 깊이로 파고들 수 있도록, 상기 제1 파이프 및 상기 아우터 바디의 재질보다 상대적으로 높은 표면 경도를 갖는 것인, 파이프 연결 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 씰링 링은, 그 외주에 원주 방향을 따라 연속적으로 형성되는 제1 외측 돌출부 및 그 내주에 원주 방향을 따라 연속적으로 형성되는 제1 내측 돌출부를 포함하는 것인, 파이프 연결 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 외측 돌출부는, 상기 제1 확관부의 표면 상에 결함이 존재하는 경우 결함부에 이웃하는 격자들이 국소 영역의 폐쇄 공간을 형성함과 동시에 제1 확관부의 토션(torsion)을 방지하도록, 그 외주에 원주 방향을 따라 격자 형태로 돌출되는 것인, 파이프 연결 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 내측 돌출부는, 상기 제1 파이프의 표면 상에 결함이 존재하는 경우 결함부에 이웃하는 격자들이 국소 영역의 폐쇄 공간을 형성함과 동시에 제 1 파이프의 토션(torsion)을 방지하도록, 그 내주에 원주 방향을 따라 격자 형태로 돌출되는 것인, 파이프 연결 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 씰링 링은, 그 외주에 원주 방향을 따라 형성되는 제1 외측 치형부 및 그 내주에 원주 방향을 따라 형성되는 제1 내측 치형부를 포함하고,
상기 제1 외측 치형부 및 상기 제1 내측 치형부는, 상기 제1 파이프의 토션(torsion)을 방지하도록 상기 제1 확관부의 소성 변형과 연계하여 상기 제1 파이프를 가압하는 것인, 파이프 연결 장치.
제1항에 있어서,
상기 아우터 바디는 상기 제1 확관부의 소성 변형 전 상기 제1 씰링 링의 이탈을 방지하도록 상기 제1 확관부의 전단에 그 내경이 축소되는 제1 제한 단부가 형성되는 것인, 파이프 연결 장치.
제8항에 있어서,
상기 제1 확관부 및 상기 제1 제한 단부를 포함하는 상기 아우터 바디의 두께는 일정한 것인, 파이프 연결 장치.
제9항에 있어서,
상기 제1 확관부 및 상기 제1 제한 단부는 확관 방식의 파이프 제조 공정에 의해 형성되는 것인, 파이프 연결 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 확관부에 대한 스웨징은, 상기 제1 확관부의 외경보다 작은 내경을 갖는 제1 스웨징 블록이 종 방향을 따라 상기 제1 확관부 측으로 선형 이동함으로써 이루어지는 것인, 파이프 연결 장치.
제11항에 있어서,
상기 제1 스웨징 블록은 상기 제1 확관부와 접촉되는 전단 부분에 상기 제1 확관부의 외경보다 작은 내경에서 상기 제1 확관부의 외경보다 큰 내경으로 확장되는 제1 테이퍼부를 포함하는 것인, 파이프 연결 장치.
제11항에 있어서,
상기 제1 스웨징 블록은, 그 이동과 연동하여 상기 제1 가압 링을 견인 가능하도록, 내주에 상기 제1 가압 링에 대응하여 함몰되는 제1 환형 함몰부를 포함하는 것인, 파이프 연결 장치.
제13항에 있어서,
상기 제1 가압 링은, 상기 제1 스웨징 블록이 상기 제1 확관부의 후방에서 상기 제1 확관부 측으로 종 방향을 따라 선형으로 이동되면서 견인되어 상기 제1 확관부를 가압하도록 배치되는 것인, 파이프 연결 장치.
제14항에 있어서,
상기 제1 가압 링은 상기 제1 스웨징 블록의 최소 내경보다 작은 내경을 갖는 것인, 파이프 연결 장치.
제11항에 있어서,
상기 제1 스웨징 블록, 상기 아우터 바디의 중간부를 둘러싸도록 배치되는 기준 블록, 및 상기 기준 블록에 대하여 상기 제1 스웨징 블록을 전방으로 밀어 이동시키는 구동부를 구비하는 제1 체결 공구를 더 포함하는, 파이프 연결 장치.
제16항에 있어서,
상기 제1 체결 공구는, 상기 제1 스웨징 블록의 이동과 연동하여 견인되는 상기 제1 가압 링이 상기 제1 확관부를 가압하도록 배치된 다음, 제거되는 것인, 파이프 연결 장치.
제16항에 있어서,
상기 아우터 바디의 중간부의 외주에는 상기 기준 블록의 내주에 형성된 맞물림 돌기와 맞물림 결합되는 맞물림 함몰부가 형성되고,
상기 아우터 바디의 중간부의 내주의 상기 맞물림 함몰부와 대응하는 위치에는 상기 제1 파이프의 후방으로의 이동을 제한하는 스토퍼 돌기가 형성되며,
상기 아우터 바디의 전단부의 후단 외주에는 제1 돌출부가 형성되되,
상기 제1 돌출부는, 상기 제1 스웨징 블록의 이동과 연동하여 견인되기 전에 미리 설정된 초기 위치에 배치되는 상기 제1 가압 링의 후단과 접촉되는 위치에 형성되는 것인, 파이프 연결 장치.
제1항에 있어서,
전단부가 상기 제1 파이프의 단부에 삽입되는 이너 바디를 더 포함하는, 파이프 연결 장치.
제19항에 있어서,
상기 제1 씰링 링은, 그 외주에 환형으로 형성되는 제1 외측 돌출부 및 그 내주에 환형으로 형성되는 제1 내측 돌출부를 포함하고,
상기 이너 바디의 전단부의 외주에는 상기 제1 내측 돌출부와 대응하는 위치에 환형의 제1 외측 돌기가 형성되는 것인, 파이프 연결 장치.
파이프 연결 장치를 이용하여 2개의 파이프의 대향하는 단부를 상호 연결하는 방법에 있어서,
아우터 바디를 형성할 아우터 바디용 관을 준비하는 단계;
상기 아우터 바디용 관에 대하여 제1 확관부의 형성 예정 지점의 후방에 제1 가압 링을 배치하는 단계;
상기 아우터 바디용 관의 전단부 중 일부에 상기 제1 확관부를 형성하는 단계;
상기 제1 파이프의 외주와 상기 제1 확관부의 내주 사이에 제1 씰링 링을 개재하는 단계;
상기 제1 확관부의 전단에 그 내경이 축소되는 제1 제한 단부를 형성하는 단계;
상기 제1 제한 단부가 형성된 아우터 바디의 전단부에 제1 파이프의 단부를 삽입하는 단계;
상기 제1 확관부에 대한 스웨징을 수행하며 상기 제1 가압 링을 견인하는 제1 스웨징 블록, 상기 아우터 바디의 중간부를 둘러싸도록 배치되는 기준 블록 및 상기 기준 블록에 대하여 상기 제1 스웨징 블록을 전방으로 밀어 이동시키는 구동부를 구비하는 체결 공구를 상기 아우터 바디의 외주면에 배치하는 단계;
상기 제1 스웨징 블록을 전방으로 이동시켜 상기 제1 스웨징 블록에 의해 견인되는 상기 제1 가압 링이 상기 제1 확관부를 가압하도록 배치시키는 단계; 및
상기 제1 가압 링이 상기 제1 확관부를 가압하도록 배치시키는 단계 이후에, 상기 아우터 바디로부터 상기 체결 공구를 제거하는 단계를 포함하는, 파이프 연결 방법.