KR20180062635A

KR20180062635A - 축형 벨로우즈 모듈

Info

Publication number: KR20180062635A
Application number: KR1020160162525A
Authority: KR
Inventors: 이한주
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2016-12-01
Filing date: 2016-12-01
Publication date: 2018-06-11

Abstract

본 발명은 축형 벨로우즈 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 벨로우즈관의 설치 편의성, 내압성, 안전성, 단열성 을 향상시킴과 동시에 하중 또한 최소화 하여, 발사체와 같이 설치 공간에 제약이 있을 뿐만 아니라 특별한 조건을 요하는 분야에 사용 가능한, 축형 벨로우즈 모듈에 관한 것이다.

Description

축형 벨로우즈 모듈{Axial bellows module}

본 발명은, 발사체에서 사용되는 축형 벨로우즈 모듈에 관한 것으로서 외부 하우징을 이용하여 중량을 감소시키고, 설치 필요 공간을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 압력에 대응하는 내압성능과 단열성능 또한 향상된 축형 벨로우즈 모듈에 관한 것이다.

일반적으로, 축형(Axial) 벨로우즈는 도 1에 도시된 바와 같이 신축 가능한 벨로우즈관과, 벨로우즈관 단부에 결합되어 벨로우즈관과 타 배관을 연결하는 플랜지와, 서로 대향하는 플랜지를 연결하여 벨로우즈관의 운동범위 및 방향을 제한하는 로드를 포함하여 이루어진다.

상세히 설명하면, 벨로우즈는 연결된 배관이 주변계 또는 내부를 통과하는 유체에 의하여 수축/팽창할 경우 서로 연결된 배관의 결합부에 모멘트가 가해져, 배관의 결합부가 파손되는 것을 방지하는 역할을 하는 것이다.

그러나, 종래의 벨로우즈는 벨로우즈관과 타 배관을 플랜지를 사용하여 연결하고, 벨로우즈관의 외측에 벨로우즈관의 운동범위 및 방향을 제한하는 로드가 형성되므로, 벨로우즈를 설치하기 위한 공간이 많이 필요하였을 뿐만 아니라, 하중이 증가하는 단점이 또한 있었다.

그리고, 벨로우즈관이 외부로 노출되어 외부에서 충격이 가해질 시 벨로우즈관이 쉽게 파손될 수 잇을 뿐만 아니라, 연결되는 배관의 하중과 자체 하중이 주름관에 항상 인가되어, 벨로우즈관의 내압에 대한 내구성이 약하므로 상대적으로 저압에서만 사용 가능하며, 단열 또한 어려운 단점이 있다.

따라서, 상기와 같은 단점을 해소할 수 있는 벨로우즈의 필요성이 대두되고 있다.

한국등록특허 제1391341호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 설치 필요 공간을 최소화시킴과 동시에 경량화 가능한 구조로 이루어져 발사체와 같이 일정한 공간안에 다수의 장비를 설치해야 하는 특수 분야에 사용 가능한 벨로우즈 모듈을 제공하는 것이다.

또한, 내압에 및 외압에 대한 내구성을 향상시켜 벨로우즈 모듈의 안전성을 향상시키는 것이다.

아울러, 단열을 통해 벨로우즈관을 통과하는 유체가 외부 대기와 열교환 하는 것을 방지함으로서, 내부를 통과하는 유체의 성능 저하를 방지하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 축형 벨로우즈 모듈은, 축 방향으로 연장 형성되는 벨로우즈관(100); 상기 벨로우즈관(100)의 외주면을 감싸며 길이방향 일측이 상기 벨로우즈관(100)의 일측에 결합되는 제1 외부 하우징(200); 상기 제1 외부 하우징(200)의 외주면을 감싸며 길이방향 타측이 상기 벨로우즈관(100)의 타측에 결합되는 제2 외부 하우징(300); 상기 제1 외부 하우징(200)의 외면과 상기 제2 외부 하우징(300)의 내면 사이에 형성되는 슬라이딩 패드(400); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 슬라이딩 패드(400)는 상기 제1 외부 하우징(200)의 외면에 고정 결합되어, 상기 벨로우즈관(100)의 축방향 운동에 대응하여 상기 제2 외부 하우징(300)의 내면을 타고 이동하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 외부 하우징(300)은 상기 벨로우즈관(100)과의 결합부에 압력제어홀(310)이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 외부 하우징(300)의 일측에 상기 슬라이딩 패드(400)의 운동 범위를 제한하는 스토퍼(320)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 벨로우즈관(100)은 상기 제1 외부 하우징(200)과 상기 제2 외부 하우징(300)을 통해 연결 배관(1)과 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 외부 하우징(300)을 감싸는 단열재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명인 축형 벨로우즈 모듈은 제1 및 제2 외부 하우징으로 벨로우즈관을 감싸는 구조를 가지므로, 내측에 위치되는 벨로우즈관을 보호함과 동시에, 단열성을 한층 향상시킬 수 있으며, 슬라이딩 패드가 제1 및 제2 외부 하우징을 연결하므로 외부 하우징이 벨로우즈관의 축방향 운동을 방해하지 않는 효과가 있다.

또한, 외부 하우징에 압력제어홀이 형성되어 벨로우즈관이 수축 또는 인장되더라도 하우징 내부에 위치되는 공기의 압력이 일정하게 유지되어, 벨로우즈관에 일정 이상의 압력이 가해지는 것을 방지하는 효과가 있다.

아울러, 벨로우즈관이 제1 및 제2 외부 하우징을 통해 외부관과 연결되어, 외부 하우징이 연결되는 배관의 하중을 나누어 받으므로, 벨로우즈관에 인가되는 하중이 최소화 되어 벨로우즈관의 내구 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래의 축형 벨로우즈를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명인 축형 벨로우즈 모듈을 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명인 축형 벨로우즈 모듈을 나타낸 축방향 단면도.
도 4는 본 발명인 축형 벨로우즈 모듈을 나타낸 분해사시도.
도 5는 본 발명인 축형 벨로우즈 모듈을 나타낸 단면 사시도.
도 6은 본 발명인 축형 벨로우즈 모듈을 나타낸 부분 확대도.

이하, 도면을 참조하여 상기와 같은 본 발명인 축형 벨로우즈 모듈(1000)에 관하여 설명하도록 한다.

도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명인 축형 벨로우즈 모듈은 축 방향으로 연장 형성되는 벨로우즈관(100)과, 상기 벨로우즈관(100)의 외주면을 감싸며 길이방향 일측이 상기 벨로우즈관(100)의 일측에 결합되는 제1 외부 하우징(200)과, 상기 제1 외부 하우징(200)의 외주면을 감싸며 길이방향 타측이 상기 벨로우즈관(100)의 타측에 결합되는 제2 외부 하우징(300)과, 상기 제1 외부 하우징(200)의 외면과 상기 제2 외부 하우징(300)의 내면 사이에 형성되는 슬라이딩 패드(400)를 포함하여 이루어진다.

상세히 설명하면, 로켓과 같은 발사체의 경우 배관을 통해 극저온의 산화제를 운반하는 과정에서 연결 배관(1)의 수축이 발생하므로, 배관의 연결부위에서 모멘트가 발생하여 배관의 연결부가 파손되는 사고가 발생할 수 있다.

따라서, 배관의 수축과 인장이 발생하는 배관의 연결부위에 상기 축형 벨로우즈 모듈을 적용하여 이와같은 사고가 발생하는 것을 방지한 것이다.

이때, 상기 벨로우즈관(100)은 서로 다른 배관들 사이에 위치되고, 상기 제1 외부 하우징(200)은 벨로우즈관(100)의 일측 외주면을 감싸며, 상기 제2 외부 하우징(300)은 벨로우즈관(100)의 타측 외주면을 감쌈과 동시에 제1 외부 하우징(200)의 외주면 또한 감싸므로, 제1 외부 하우징(200)과 제2 외부 하우징(200)은 내측에 위치되는 벨로우즈관(100)을 보호할 수 있으며, 제1 외부 하우징(200)과 제2 외부 하우징(300)은 슬라이딩 패드(400)로 서로 연결되어, 벨로우즈관(100)이 수축 및 인장 운동 시 제1 외부 하우징(200)과 제2 외부 하우징(300)이 벨로우즈관(100)의 운동에 대응하여 슬라이딩 운동하게 된다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 제1 외부 하우징(200)은 일측 단부가 상기 벨로우즈관(100)에 결합된 상태로 위치되고, 상기 슬라이딩 패드(400)가 상기 제1 외부 하우징(200)의 외면에 고정결합되어, 상기 슬라이딩 패드(400)가 제1 외부 하우징(200) 및 제2 외부 하우징(300) 또는 벨로우즈관(100)과 연결된 연결 배관(1)의 수축 또는 인장에 대응하여 벨로우즈관(100)의 축 방향으로 움직일 경우, 슬라이딩 패드(400)가 제2 외부 하우징(300)의 내면을 타고 슬라이딩 이동 하게 되는 것이다.

도면상에서는, 상기 슬라이딩 패드(400)가 상기 제1 외부 하우징(200)의 외측에 결합된 것을 도시하였지만, 슬라이딩 패드(400)는 제1 외부 하우징(200)과 제2 외부 하우징(300)이 서로 벨로우즈관(100)의 축 방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 형성되면 충분하므로, 제2 외부 하우징(300)의 내면에 고정결합되어, 제1 외부 하우징(200)의 외면을 타고 슬라이딩 이동 할 수 있음은 물론이다.

아울러, 상기 슬라이딩 패드(400)는 제1 외부 하우징(200)과 제2 외부 하우징(300)을 다양한 방법으로 연결할 수 있으나, 내측 단면 형상이 제1 외부 하우징(200)의 외주면 단면 형상에 대응하고, 외측이제2 외부 하우징(300)의 내주면 단면 형상에 대응하는 형상을 가져, 제1 외부 하우징(200)과 제2 외부 하우징(300)의 결합을 공고히 하는 것을 권장한다.

상세히 설명하면, 슬라이딩 패드(400)는 상기 제1 외부 하우징(200)과 상기 제2 외부 하우징(300)이 서로 상대적 변위를 가능하게 함과 동시에, 제1 외부 하우징(200)과 제2 외부 하우징(300)을 서로 연결하여 연결 배관(1)의 하중이 벨로우즈관(100)에 전달되는 것을 최소화 한다.

이때, 제1 외부 하우징(200)과 제2 외부 하우징(300)이 연결 배관(1)의 하중을 나누어 받는 것은, 제1 외부 하우징(200)의 제1 결합부(210)를 통해 일측에 위치되는 연결 배관(1)과 벨로우즈관(100)이 결합되고, 제2 외부 하우징(300)의 제2 결합부(330)를 통해 타측에 위치되는 연결 배관(1)과 벨로우즈관(100)이 결합됨과 동시에, 슬라이딩 패드(400)가 제1 외부 하우징(200)과 제2 외부 하우징(300)을 연결하며 나타나는 효과이므로, 슬라이딩 패드(400)가 제1 외부 하우징(200) 및 제2 외부 하우징(300)을 빈틈없이 연결하는 것을 권장하는 것이다.

따라서, 제1 외부 하우징(200)과, 제2 외부 하우징(300) 및 슬라이딩 패드(400)는 벨로우즈관(100)으로 전달되는 연결 배관(1)의 하중을 감소시켜, 벨로우즈관(100)에 지속적으로 가해지는 축방향 모멘트 값을 최소화 하므로, 축 방향 움직임을 위하여 주름관 형상을 가지는 벨로우즈관(100)의 내압에 대한 내구성을 극대화 할 수 있음은 물론이다.

그리고, 상기 슬라이딩 패드(400)는 다양한 방법으로 제1 외부 하우징(200)과 제2 외부 하우징(300)을 연결할 수 있으나, 도 4에 도시된 바와 같이 내측에 원주방향으로 형성된 결합홈(410)이 상기 제1 외부 하우징이(200)의 외주면에 원주방향으로 돌출 형성되는 결합돌기(210)에 끼워져, 벨로우즈관(100)의 축 방향변위가 제한되고, 슬라이딩 패드(400) 내주면을 제1 외부 하우징(200)의 외면이, 슬라이딩 패드(400)의 외주면을 제2 외부 하우징(300)의 내면이 압박하여 슬라이딩 패드(400)를 고정시키는 방법을 권장하며, 상기와 같은 결합 구조는 제1 외부 하우징(200)과 제2 외부 하우징(300)이 서로 빈틈을 두지 않고 연결되어 결합부를 통해 벨로우즈관(100)의 주름부와 접촉하는 내측 공기가 외부로 방출되는 것 또한 방지할 수 있다.

또한, 도 5를 참조하여 설명하면 상기 제2 외부 하우징(300)의 일측에 상기 슬라이딩 패드(400)의 운동 범위를 제한하는 스토퍼(320)가 형성될 수 있다.

상세히 설명하면, 상기 슬라이딩 패드(400)와 상기 제1 외부 하우징(200)은 상기 제2 외부 하우징(300)을 따라 벨로우즈관(100)의 축 방향으로 슬라이딩 운동 하므로, 제2 외부 하우징(300)의 내면 일측에 원주 방향으로 링 형상의 스토퍼(320)를 형성하여 슬라이딩 패드(400)의 운동 범위가 지정된 일정한 범위에 한정되게 하여, 제1 외부 하우징(200)와 제2 외부 하우징(300) 및 벨로우즈관(100)의 결합을 공고히 한 것이다.

이때, 도면상에서는 상기 스토퍼(320)가 제2 외부 하우징(300)의 일측 단부에 내측으로 절곡 형성된 것을 도시하였지만, 이 외에도 스토퍼(320)는 슬라이딩 패드(400)의 운동 범위를 제어하면 충분하므로, 제2 외부 하우징(300)의 일측과 타측중 어느 하나 이상에 형성되어, 슬라이딩패드(400)가 슬라이딩 운동하는 슬라이딩 운동 구간(420)을 만들어 주면 충분하다.

또한, 본 발명인 축형 벨로우즈 모듈은 상기 제2 외부 하우징(300)을 감싸는 단열재를 더 포함할 수 있음은 물론이며, 상기 제2 외부 하우징(300)은 상기 벨로우즈관(100)이 수축 또는 인장 되더라도 항상 일정한 형상을 가지므로, 단열재 설치가 용이할 뿐만 아니라, 설치된 단열재의 형상이 가변되어 단열재가 파손되는 사고 또한 방지할 수 있고, 제2 외부 하우징(300)과 벨로우즈관(100)의 결합부에 압력제어홀(310)이 형성되어, 벨로우즈관(100)이 수축 또는 압축될 경우 벨로우즈과(100)과 제1 외부 하우징(200)과 제2 외부 하우징(300)이 및 슬라이딩 패드(400)가 형성하는 내부공간(10)의 압력을 항상 일정하게 할 수 있음은 물론이다.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

1 : 연결 배관
100 : 벨로우즈관
200 : 제1 외부 하우징
300 : 제2 외부 하우징
310 : 압력제어홀
320 : 스토퍼
400 : 슬라이딩 패드

Claims

축 방향으로 연장 형성되는 벨로우즈관(100);
상기 벨로우즈관(100)의 외주면을 감싸며 길이방향 일측이 상기 벨로우즈관(100)의 일측에 결합되는 제1 외부 하우징(200);
상기 제1 외부 하우징(200)의 외주면을 감싸며 길이방향 타측이 상기 벨로우즈관(100)의 타측에 결합되는 제2 외부 하우징(300);
상기 제1 외부 하우징(200)의 외면과 상기 제2 외부 하우징(300)의 내면 사이에 형성되는 슬라이딩 패드(400); 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 축형 벨로우즈 모듈.
제 1항에 있어서,
상기 슬라이딩 패드(400)는 상기 제1 외부 하우징(200)의 외면에 고정 결합되어, 상기 벨로우즈관(100)의 축방향 운동에 대응하여 상기 제2 외부 하우징(300)의 내면을 타고 이동하는 것을 특징으로 하는, 축형 벨로우즈 모듈.
제 2항에 있어서,
상기 제2 외부 하우징(300)은 상기 벨로우즈관(100)과의 결합부에 압력제어홀(310)이 형성된 것을 특징으로 하는, 축형 벨로우즈 모듈.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 제2 외부 하우징(300)의 일측에 상기 슬라이딩 패드(400)의 운동 범위를 제한하는 스토퍼(320)가 형성되는 것을 특징으로 하는, 축형 벨로우즈 모듈.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 벨로우즈관(100)은 상기 제1 외부 하우징(200)과 상기 제2 외부 하우징(300)을 통해 연결 배관(1)과 결합되는 것을 특징으로 하는, 축형 벨로우즈 모듈.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 제2 외부 하우징(300)을 감싸는 단열재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 축형 벨로우즈 모듈.