KR20210073878A - Welding type bellows structure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 벨로우즈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 굴곡부위 없이 신축성 확보를 위한 주름이 용접 방식에 의해 형성되어지는 용접형 벨로우즈 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a bellows, and more particularly, to a welded bellows structure in which wrinkles for securing elasticity are formed by a welding method without a bent portion.
일반적으로, 벨로우즈(bellows)는 유연성을 갖는 배관요소로서, 이러한 벨로우즈는 고속 회전체서 메카니컬 실(mechanical seal) 같은 밀봉 수단으로 사용되고 건축에서는 도량의 익스펜션 조인트(expansion joint)로 사용되는 등 다양한 분야에서 폭 넓게 사용되고 있다.In general, bellows are flexible piping elements, and these bellows are used as a sealing means such as a mechanical seal in a high-speed rotating body, and are used as an expansion joint in construction, etc. in various fields. is widely used in
여기서, 익스펜션 조인트의 산 부분은 배관시스템에서 열에 의한 신축이 발생할 때 이를 흡수할 수 있도록 유연하게 작용하며, 산의 수는 벨로우즈가 흡수해야 하는 변위량이나 변위가 작용할 경우 발생하는 신축 반력의 제한에 의해 결정된다.Here, the acid part of the expansion joint acts flexibly to absorb the expansion and contraction caused by heat in the piping system, and the number of acids depends on the amount of displacement that the bellows must absorb or the limitation of the expansion and contraction reaction force that occurs when displacement occurs. is determined by
그리고 벨로우즈는 배관의 사용 및 설계 압력에 견딜 수 있도록 충분한 강성을 유지하는 동시에 배관의 변위를 흡수할 수 있도록 유연해야 한다. 배관 압력에 의해 발생되는 추력은 벨로우즈 이외의 다른 요소에 의해 지지 되어야 하는데, 이러한 요소는 배관 시스템의 공정이나 타이로드, 힌지 또는 짐발 등 제품에 부착되어 추력을 흡수하는 구성품도 있다.In addition, the bellows must be flexible to absorb the displacement of the pipe while maintaining sufficient rigidity to withstand the use and design pressures of the pipe. The thrust generated by the pipe pressure must be supported by elements other than the bellows, which are attached to the process of the piping system or products such as tie rods, hinges, or gimbals to absorb thrust.
또한, 벨로우즈에 의한 추력은 벨로우즈의 유효 단면적과 배관 압력의 곱에 의하여 계산된다. 벨로우즈의 흡수 변위는 크게 측방향 변위와 축직각 변위 및 각 변위로 대별된다.In addition, the thrust by the bellows is calculated by the product of the effective cross-sectional area of the bellows and the pipe pressure. Absorption displacement of bellows is largely divided into lateral displacement, axial displacement, and angular displacement.
일반적으로 벨로우즈는 금속 소재로 이루어진 판재를 제관(製管)한 후 다양한 성형 방식에 따라 성형되는데, 수압이나 유압을 이용한 액압 성형방식, 금속 소재의 내외측에 롤을 교차시켜서 점진적으로 산을 형성하는 롤 성형방식, 금속 소재 내측에 도우넛 모양의 고무나 우레탄을 삽입한 후 축방향으로 압축하는 고무 성형방식, 금속소재를 프레스 가공하여 각형 벨로우즈를 성형하는 프레스 성형방식 등으로 구별된다.In general, bellows are formed according to various forming methods after a plate made of a metal material is canned, which is a hydraulic forming method using water pressure or hydraulic pressure, and a method that gradually forms an acid by crossing rolls inside and outside the metal material. It is divided into a roll forming method, a rubber forming method in which donut-shaped rubber or urethane is inserted inside a metal material and then compressed in the axial direction, and a press forming method in which a metal material is pressed to form a square bellows.
한편, 벨로우즈에 관련된 선행기술로서, 대한민국 등록특허 제0333783호(등록일자 1999.09.17) ‘금속재 벨로우즈관의 제조방법 및 이를 이용한 금속재 벨로우즈관’, 대한민국 공개특허 제2001-0028044호(공개일자 2001.04.06) ‘금속재 벨로우즈관의 제조장치’, 대한민국 공개특허 제2000-0063286호(공개일자 2000.11.06) ‘부식방지를 위한 용접형 벨로우즈의 제조방법과 그 지그’ 및 대한민국 공개특허 제2005-0003949호 ‘벨로우즈 제조용 칠링 및 이를 이용한 벨로우즈 제조방법’ 등이 개시되어 있다.On the other hand, as a prior art related to bellows, Korean Patent Registration No. 0333783 (registration date of September 17, 1999) 'Method for manufacturing a metal bellows pipe and a metal bellows pipe using the same', Republic of Korea Patent Publication No. 2001-0028044 (published on Apr. 2001. 06) 'A device for manufacturing a metal bellows pipe', Republic of Korea Patent Publication No. 2000-0063286 (published on Nov. 6, 2000) 'Method for manufacturing a welded bellows and its jig for corrosion prevention' and Korean Patent Publication No. 2005-0003949 'Chilling for manufacturing a bellows and a method for manufacturing a bellows using the same' are disclosed.
그러나 상술한 종래 기술에서는 벨로우즈의 주름 형성을 위한 프레스공정은 반드시 금형을 필요로 하기 때문에 제조 원가의 상승으로 이어질 뿐만 아니라 작업공수의 증가로 이어지는 등의 문제점이 있었다.However, in the above-described prior art, since the press process for forming the bellows wrinkle necessarily requires a mold, there is a problem that not only leads to an increase in manufacturing cost, but also leads to an increase in the number of working hours.
또한, 벨로우즈의 주림 부위가 연속되는 굴곡 형상을 이루고 있기 때문에 굴곡 부위의 내구성이 약화될 수 있는 문제점이 있었다.In addition, since the rim portion of the bellows forms a continuous curved shape, there is a problem in that durability of the bent portion may be weakened.
본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 평판 형태를 이루는 다수의 벨로우즈 플레이트를 용접 방식을 통해 상호간 결합이 이루어질 수 있는 구조를 제공함으로써 굴곡부위 발생 방지에 따른 벨로우즈의 내구성이 증대되어질 수 있도록 하는데 목적이 있다.The present invention has been proposed to improve the problems in the prior art, and by providing a structure in which a plurality of bellows plates forming a flat plate form can be coupled to each other through a welding method, the durability of the bellows according to the prevention of occurrence of bends The purpose is to enable this to be increased.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 벨로우즈는, 길이의 신축 조절이 가능하도록 연속되는 주름 형상을 이루는 벨로우즈에 있어서, 중앙 통공부 둘레를 따라 평판 형태를 이루는 다수의 모재 플레이트가 적층형태의 결합 구조를 이루되, 각 모재 플레이트는 상호 외경부와 내경부에서 교번하면서 용접결합이 이루어진 것을 특징으로 한다.The bellows of the present invention for achieving the above object, in the bellows forming a continuous wrinkled shape to enable expansion and contraction control of length, a plurality of base material plates forming a flat plate shape along the periphery of the central hole to form a laminated bonding structure However, it is characterized in that each base plate is welded while alternating at the outer and inner diameters of each other.
또한, 상기 모재 플레이트의 표면에는 보호 코팅층이 코팅 형성됨을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that a protective coating layer is formed on the surface of the base plate.
이러한 본 발명의 벨로우즈는, 프레스 공정 없이 모재 플레이트의 적층 및 용접작업을 통한 제작이 이루어지게 됨으로써 제작비용을 절감시키게 됨과 함께 평탄면 유지에 따른 인장강도 및 내구성이 강화되는 효과를 나타낸다.The bellows of the present invention is manufactured through lamination and welding of the base plate without a press process, thereby reducing manufacturing costs and exhibiting the effect of enhancing tensile strength and durability by maintaining a flat surface.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 벨로우즈용 모재 플레이트 평면 구조도.
도 2는 본 발명에서 모재 플레이트 분리상태 사시도.
도 3은 본 발명에서 모재 플레이트 분리상태 단면도.
도 4는 본 발명에서 다수의 모재 플레이트가 적층된 상태 사시도.
도 5는 본 발명에서 모재 플레이트 적층 용접상태 단면도.
도 6은 도 5의 A부 확대도.
도 7은 도 5의 A부 에서 모재 플레이트의 신축 동작 상태도.
도 8은 본 발명에서 벨로우즈의 신축 동작 측면 구조도.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 벨로우즈의 요부 단면 확대도.1 is a plan view of a base plate for bellows according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view of the base plate separated state in the present invention.
Figure 3 is a cross-sectional view of the base plate separation state in the present invention.
Figure 4 is a perspective view of a state in which a plurality of base material plates are stacked in the present invention.
5 is a cross-sectional view of the base plate laminated welding state in the present invention.
6 is an enlarged view of part A of FIG. 5;
Figure 7 is a state diagram of the expansion and contraction operation of the base plate in part A of Figure 5.
Figure 8 is a structural view of the expansion and contraction operation of the bellows in the present invention.
9 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a bellows according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.Embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art.
따라서, 도면에서 표현한 구성요소의 형상 등은 더욱 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기술의 기능 및 구성에 관한 상세한 설명은 생략될 수 있다.Accordingly, the shape of the components expressed in the drawings may be exaggerated to emphasize a clearer description. It should be noted that the same configuration in each drawing is sometimes illustrated with the same reference numerals. In addition, detailed descriptions of functions and configurations of known technologies that may unnecessarily obscure the gist of the present invention may be omitted.
먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 굴곡이 없는 용접형 벨로우즈의 구성을 도 1 내지 도 8을 통해 살펴보면 다음과 같다.First, a configuration of a welded bellows without bending according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8 .
본 실시 예에서의 벨로우즈(10)는, 길이의 신축 조절이 가능하도록 연속되는 주름 형상을 이루되, 사각 형상을 이루는 가운데 중앙 통공부(S) 둘레를 따라 평판 형태를 이루는 다수의 모재 플레이트(11,12,13,14)가 적층형태의 결합 구조를 이루게 된다.The
이때, 각 모재 플레이트(11,12,13,14)는 상호 외경부와 내경부에서 교번하면서 용접부(W)에 의한 용접결합이 이루어지게 된다.At this time, each of the base plate (11, 12, 13, 14) is welded by the welding portion (W) is made while alternating at the outer diameter portion and the inner diameter portion of each other.
즉, 교번하는 용접부(W)의 구조로 인해 도 7에서와 같이 지그재그 형태의 연결 구조를 이루게 된다.That is, due to the structure of the alternating welding portion W, a zigzag connection structure is formed as shown in FIG. 7 .
이와 같은 구성을 이루는 본 발명 용접형 벨로우즈의 동작에 따른 작용효과를 살펴보기로 한다.Let's take a look at the effect of the operation of the present invention welded bellows having such a configuration.
본 발명의 벨로우즈는 내부의 통공부(S)를 통해 이동하는 유체의 작용에 의한 신축 유동이 이루어지게 되며, 이때 평면형 주름에 의한 유연한 신축 동작이 이루어질 수 있게 된다.In the bellows of the present invention, the expansion and contraction flow is made by the action of the fluid moving through the internal through-portion (S), and at this time, the flexible expansion and contraction operation can be made by the planar pleats.
즉, 본 발명의 벨로우즈는 각 주름 형성부위가 용접부(W)에 의한 결합 구조를 이루게 되고, 이에 따라 도 5에서와 같이 적층된 상태의 각 모재 플레이트(11,12,13,14)가 신축 유동 과정에서 도 6에서와 같은 형태로 변형이 이루어지더라도 개별 모재 플레이트(11,12,13,14)는 항상 플랫한 평판형 구조를 유지하게 됨으로써 안정적인 자체 탄성력 및 인장강도가 유지되어질 수 있게 된다.That is, in the bellows of the present invention, each wrinkle forming portion forms a bonding structure by a welding portion (W), and accordingly, each base plate (11, 12, 13, 14) in a stacked state as shown in FIG. 5 expands and contracts. In the process, even if deformation is made in the form shown in FIG. 6, the
따라서 본 발명의 벨로우즈는, 제작 과정에서 프레스 공정 없이 모재 플레이트의 적층 및 교번 형태의 용접작업을 통한 제작이 이루어지게 됨으로써 제작비용을 절감시키게 되는 효과를 나타낸다.Therefore, the bellows of the present invention exhibits the effect of reducing the manufacturing cost by being manufactured through lamination and alternating welding of the base plate without a press process in the manufacturing process.
또한, 주름 부위의 굴곡 형상 발생 없이 평탄면을 유지하게 되어 인장강도 및 내구성이 강화되는 이점을 나타낸다.In addition, it maintains a flat surface without occurrence of a curved shape in the wrinkled region, thereby showing the advantage of enhancing tensile strength and durability.
한편, 도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 구성을 나타낸 것으로서, 모재 플레이트(11,12,13,14)의 표면에는 표면 오염 및 산화 방지를 위한 보호 코팅층(10a)이 코팅 형성된다.On the other hand, Figure 9 shows a configuration according to another embodiment of the present invention, the surface of the base plate (11, 12, 13, 14) is coated with a protective coating layer (10a) for preventing surface contamination and oxidation is formed.
이때, 상기 보호 코팅층(10a)은 물유리 60~80중량%, 세라믹 분말 10~30중량%, 산화규소 10~20중량%의 혼합 조성을 이룸이 바람직하다.At this time, it is preferable that the
이와 같은 구성을 이루게 되면, 보호 코팅층(10a)으로 인해 모재 플레이트(11,12,13,14)의 표면 광택성이 향상됨과 함께 표면 마찰력이 최소화 되어 오염물질의 점착 현상이 방지될 수 있게 된다.When such a configuration is achieved, the surface glossiness of the
또한, 보호 코팅층(10a)의 작용에 의한 산화현상 발생이 방지되는 이점을 나타낸다.In addition, it shows the advantage of preventing the occurrence of oxidation by the action of the protective coating layer (10a).
특히, 함께 혼합된 산화규소는 코팅층의 내구성이 증대되어질 수 있게 됨을 알 수 있다.In particular, it can be seen that the silicon oxide mixed together can increase the durability of the coating layer.
그리고, 본 발명의 또 다른 실시 예로는 상기 보호 코팅층(10a)에 기능성 물질이 추가로 첨가되는데, 항균 기능을 위한 나노은, 광택성 향상을 위한 파라핀왁스, 내구성 강화를 위한 벤토나이트, 탄성력 향상을 위한 열가소성 엘라스토머, 마찰력 저감을 위한 이산화티탄 미립자, 물유리 성분의 활성화 및 전체적인 코팅층의 두께가 균일하게 유지되도록 하는 폴리코사놀, 소르빈산칼륨, 치아염소산 나트륨 성분이 추가로 첨가된다.And, in another embodiment of the present invention, a functional material is additionally added to the
즉, 이때에는 물유리 50~70중량%, 세라믹 분말 10~20중량%, 산화규소 5~10중량%, 나노은 1~10중량%, 파라핀왁스 1~10중량%, 벤토나이트 1~5중량%, 열가소성 엘라스토머 1~5중량%, 이산화티탄 미립자 1~5중량%, 폴리코사놀 1~3중량%, 소르빈산칼륨 1~3중량%, 치아염소산 나트륨 1~2중량%의 비율로 혼합 조성이 이루어짐이 바람직하다.That is, at this time, 50 to 70% by weight of water glass, 10 to 20% by weight of ceramic powder, 5 to 10% by weight of silicon oxide, 1 to 10% by weight of nano silver, 1 to 10% by weight of paraffin wax, 1 to 5% by weight of bentonite, thermoplastic The mixture composition is preferably made in a ratio of 1 to 5% by weight of elastomer, 1 to 5% by weight of titanium dioxide fine particles, 1 to 3% by weight of policosanol, 1 to 3% by weight of potassium sorbate, and 1 to 2% by weight of sodium hypochlorite.
이와 같은 혼합 조성의 보호 코팅층(10a)이 형성되어지게 되면, 모재 플레이트(11,12,13,14)의 표면 항균 및 살균력을 향상시키고, 탄성력 향상에 따른 외부 충격에 의한 변형 내지는 파손 발생이 방지될 수 있게 된다.When the
특히, 추가적으로 첨가된 소르빈산칼륨은 보호 코팅층(10a) 내에서 미생물의 생육을 억제하여 변색 발생을 방지하고, 치아염소산 나트륨은 살균력을 더욱 강화나는 기능을 수행하게 된다.In particular, the additionally added potassium sorbate inhibits the growth of microorganisms in the
그리고 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 용접형 벨로우즈 구조가 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다. And, although specific embodiments of the present invention have been described and illustrated in the above, it is obvious that the welded bellows structure of the present invention can be implemented with various modifications by those skilled in the art.
예를 들면, 상기 실시 예에서는 가로, 세로가 일정 비율의 사각 형상을 이루는 개별 모재 플레이트의 형상 및 구조가 설명 및 도시되었으나, 이러한 모재 플레이트의 형상 및 구조는 벨로우즈의 종류 및 규격에 따라 다양한 형상을 이룰 수 있게 된다.For example, in the above embodiment, the shape and structure of individual base plate forming a rectangular shape of a certain ratio of width and length are described and illustrated, but the shape and structure of such a base plate may vary according to the type and standard of the bellows. be able to achieve
따라서 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.Accordingly, such modified embodiments should not be individually understood from the spirit or scope of the present invention, and such modified embodiments should be included within the appended claims of the present invention.
10 : 벨로우즈
11,12,13,14 : 모재 플레이트
S : 통공부
W : 용접부10: Bellows 11,12,13,14: Base plate
S: Through-hole W: Weld
Claims (5)
중앙 통공부(S) 둘레를 따라 평판 형태를 이루는 다수의 모재 플레이트(11,12,13,14)가 적층형태의 결합 구조를 이루되, 각 모재 플레이트(11,12,13,14)는 상호 외경부와 내경부에서 교번하면서 용접부(W)에 의한 용접결합이 이루어진 것을 특징으로 하는 굴곡이 없는 용접형 벨로우즈.In the bellows forming a continuous wrinkle shape to enable expansion and contraction of length,
A plurality of base plate (11, 12, 13, 14) forming a flat plate shape along the periphery of the central through-hole (S) forms a laminated bonding structure, each base plate (11, 12, 13, 14) is mutually A welded bellows without bending, characterized in that welding is made by a welding portion (W) while alternating at an outer diameter and an inner diameter.
상기 벨로우즈(10)의 길이 신축과정에서 모재 플레이트(11,12,13,14)는 평탄면을 유지하는 것을 특징으로 하는 굴곡이 없는 용접형 벨로우즈.The method according to claim 1,
In the process of stretching the length of the bellows (10), the base plate (11, 12, 13, 14) is a welded bellows without bending, characterized in that it maintains a flat surface.
상기 모재 플레이트(11,12,13,14)의 표면에는 보호 코팅층(10a)이 코팅 형성되되, 상기 보호 코팅층(10a)은 물유리, 세라믹 분말, 산화규소의 혼합 조성을 이루는 것을 특징으로 하는 굴곡이 없는 용접형 벨로우즈.The method according to claim 1,
A protective coating layer 10a is coated on the surface of the base plate 11,12,13,14, and the protective coating layer 10a has a mixed composition of water glass, ceramic powder, and silicon oxide. Welded bellows.
상기 보호 코팅층(10a)에는 나노은, 파라핀왁스 및 벤토나이트 성분이 추가로 첨가된 것을 특징으로 하는 굴곡이 없는 용접형 벨로우즈.4. The method according to claim 3,
The welding bellows without bending, characterized in that nano silver, paraffin wax, and bentonite components are additionally added to the protective coating layer (10a).
상기 보호 코팅층(10a)에는 열가소성 엘라스토머, 이산화티탄 미립자, 폴리코사놀, 소르빈산칼륨, 치아염소산 나트륨 성분이 추가로 첨가된 것을 특징으로 하는 굴곡이 없는 용접형 벨로우즈.5. The method according to claim 3 or 4,
A weldable bellows without bending, characterized in that thermoplastic elastomer, titanium dioxide fine particles, policosanol, potassium sorbate, and sodium hypochlorite components are added to the protective coating layer (10a).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| J301 | Trial decision |
Free format text: TRIAL NUMBER: 2020101002979; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20201207 Effective date: 20210629 |