KR910008236B1 - 구속(狗束)파이프 연결구 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

구속(拘束)파이프 연결구

제1도는 본 발명 파이프 연결구의 부분단면도.

제2도는 본 발명 파이프의 종상부(鐘狀部)의 종단면도.

제3도는 본 발명 체결세그먼트의 측면도.

제4도는 제3도의 4-4선 단면도.

제5도는 본 발명의 또다른 실시예의 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

8 : 용접물 10 : 체결세그먼트

14 : 돌기 16 : 원주홈

[발명의 분야]

본 발명은 고연성주철(高延性鑄鐵)파이프의 연결분야에 관한 것이다.

더 구체적으로 축하중이 가하여져도 분리되지 않도록 고연성주철파이프를 연결하는 분야에 관한 것이다.

[종래기술의 설명]

통상적으로 파이프를 연결할때는 스피고트(spigot) 또는 평단(plain end)을 갖고 있는 파이프를 종상부단을 갖고 있는 다른 파이프내로 밀어넣어서 결합한다. 누출을 방지하기 위해서는 일면에 경화고무가 삽입된 연질고무링을 외측파이프의 종상부내부로 먼저 삽입한다음 평단을 끼워넣는다.

파이프가 압력을 받아도 분리되지 않도록 방지하기 위해서는 체결볼트나 체결판을 사용하여 연결부를 변형시켜 연결하였다. 그러나 이들 볼트나 판은 비용이 비싸게들고 당해분야에 사용하는데 있어 복잡성을 갖고 있다.

새로운 파이프연결방법이 미국특허번호 3,684,320에서 공표되고 있다. 상기 특허에서는 파이프의 평단의 외주에 일련의 지지부재가 있고 상대방 파이프의 종상부단에는 적어도 하나의 돌기가 있어서 종상부의 내부 방향으로 돌출하고 있다.

돌기의 직경은 지지부재들의 외측면간의 직경거리와 적어도 동일하기 때문에 평단을 갖고있는 파이프는 그 지지부재들과 함께 상대방 파이프의 종상부 단속으로 그 돌기넘어로까지 밀어넣을 수가 있다. 돌기와 지지부재들간에는 체결부재를 개재시켜서 파이프들을 한데 체결시킨다. 체결부재들은 돌기내의 오목부에 배설되고 회전되므로써 돌기부분과 지지부재들을 연결시킨다.

종래기술인 미국특허번호 3,684,320가 공표하고 있는 것과 그것의 실제적인 적용에 있어서도 돌기와 체결 부재들간의 결합면는 구각(球殼)모양을 하고 그 두 개의 구각은 동일한 직경을 갖는다. 그결과 그 두 개의 면은 쐐기작용시에 서로 협력하므로 내부유압에 의해서 내측파이프와 외측파이프가 서로 분리동작을 할 때에 그 두 개의 결합면은 상호 섭동한다. 돌기는 종상부의 개구쪽으로 아래로 경사되는 슬로프를 갖고 있는 또한 체결세그먼트도 동일한 방향으로 경사된 슬로프를 갖고 있으므로 파이프들이 서로 분리될려는 운동을 하게 되면 지지부재들에 의해서 체결세그먼트의 축방향운동이 저지되므로 돌기와 체결세그먼트와의 사이에 압압작용이 발생한다.

상기 압압작용은 내측파이프의 평단의 변형을 일으키기 쉽고, 만약 내측 반경방향으로 큰힘이 작용할때에는 파이프를 파괴하게 될 것이다.

비록 미국특허번호 제3,684,320에서 공표하고 있는 구조가 직경 약 30인치까지의 고연성철파이프의 연결구에 대한 축하중을 극복할 수 있는 한가지 수단을 제공하고 있지만, 축하중은 직경의 제곱에 따라서 변하기 때문에 만약 직경이 큰 고연성 철파이프를 설치할때는 매우 높은 축하중을 받게된다. 예로서, 24인치 내경을 갖는 실린더의 캡단에 대하여 500p.s.i.로 가하여지는 말단하중은 약 226,000파운드이나, 동일한 압력하에서 48인치 내경을 갖는 실린더는 약 905,000파운드의 말단하중을 받게 된다. 미국특허번호 제3,684,320의 구조하에서는 그 방법을 매우 큰 고연성 주철파이프에 사용할 때 일정하중 이상이 되면 무리가 생기게 된다.

[발명의 설명]

아래에서 설명되는 바와 같이 파이프가 하중을 견뎌낼 수 있도록 신규의 방법으로 하중을 배분한다. 이 새로운 구조는 돌기와 체결부재의 형성을 바꾸므로서, 종래기술의 파이프 연결구를 파괴할 수 있는 힘보다도 더큰 힘이 작용하더라도 새로운 연결구가 추가의 구조를 제고하기 때문에 그 더큰힘을 흡수할 수가 있다. 또한 본 발명의 신규구조에 따라 종래구조를 바꾸므로서 주어진 파이프 벽두께를 갖고서 더 높은 압력에 견디며, 또는 더 얇은 파이프벽으로서 주어진 압력을 견딜 수 있음이 명백하다.

[발명의 요약]

본 발명은 파이프의 평단외측에 제공하는 용접물, 파이프의 종사부내의 홈 및 숄더, 종상부홈 및 숄더와 평단과의 사이의 공간에 설치되는 체결세그먼트(locking segment)들을 포함하는 연성주출 압입파이프 연결구의 구속수단에 관한 발명이다. 위와같은 파이프들이 상호연결되고 체결세그먼트들이 설치되면, 체결세그먼트들이 종상부숄더와 평단과의 사이의 공간을 점유하기 때문에 상기 용접물이 이렇게 점유되어버린 공간을 통하여 움직일 수가 없으므로 체결세그먼트들은 평단이 빠져나오는 것을 방지하게 된다. 체결세그먼트들은 또한 종사부내면의 홈속으로 돌입하는 일부분을 갖고 있다. 바로 이점이 부품들의 형성과 더불어, 축력을 새로운 태양으로 배분하게 하는 요체이다.

[발명의 목적]

본 발명의 한가지 목적은 큰유압에 대하여 확실히 견뎌낼 수 있는 신규의 파이프 연결구조를 제고하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 종전기술을 능가하는 개량이면서도 승인된 파이프 제작방법으로부터 크게 벗어나지 않고서 용이하게 제작할 수 있는 신규의 파이프 연결구 구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 연결구내의 유압이 주어진 값을 초과할때에는 보충적인 체결기능을 제공하는 부가적 특성을 갖는 신규의 파이프 연결구 구조를 제공하는 것이다.

[도면의 간단한 설명]

본 발명의 기타목적과 효과에 관해서는 이 분야에 기술이 있는 사람들에게는 첨부도면을 참고하면서 하기의 상세한 설명을 읽으므로서 명백하여 질것이다.

첨부도면에서는 유사한 부재에게는 유사한 부재번호가 사용되고 있다.

[바람직한 실시예의 설명]

제1도에서 파이프(2)가 파이프(4)에 본 발명의 신규한 구조로 연결되어 있음을 보여준다. 각 파이프(2,4)는 이 분야에서 널리 알려진 원심적 방법으로 제작된 고연성 파이프인 것이 바람직하나, 그렇다고 본 발명은 파이프의 재료의 성질에 의해서 한정되는 것은 아니다. 파이프(2,4)들간의 연결구는 파이프(2)의 평단과 파이프(4)의 종상부 밀봉면과의 사이에 압압되는 고무 가스킷(6)으로 밀봉된다. 이와 같은 연결구의 전형적인 것으로는 1960년 9월 20일에 특허된 미국특허번호 제2,953,398호에 공표되고 있다.

파이프들(2,4)이 축방향으로 분리되는 것을 방지하기 위한 체결작용을 제공하기 위해서는 용접물(8), 체결부재(10) 및 돌기(14)가 제공된다. 돌기(14)는 파이프(4)의 종상부단과 일체로 주조되고 돌기(14)의 현수부는 홈(16)을 사이에 두고 종상부의 주요 잔여부로부터 분리되어 있다. 파이프(4)의 종상부내부쪽으로 면하고 있는 돌기(14)의 저면(18)은 평파이프(2)의 길이방향 표면에 대하여 예각인 평면상에 있다. 일반적으로 저면(18)은, 그 장점이 파이프(4)의 종상부 바깥에 존재하는 원추의 일부분이라고 간주된다. 그러나 저면(18)은 그 중심이 파이프(4)의 종상부내부에 존재하는 구(球)의 일부일 수도 있다. 면(20)은 면(18)의 형상과 유사한 형성을 갖는다. 돌기(14)는 파이프(4)축에 대한 수직면(24)을 홈(16)에 갖고 있다. 앞으로 상세히 설명될 것이지만 면(18)과 면(24)은 체결세그먼트(10)의 결합면들과 접하도록 배설된다.

제2도는 종상부단의 말단, 더 구체적으로는 돌기(14) 및 홈(16)(점선표시 부분)의 종단면도이다. 돌기(14)내부로 오목부(12)를 절개해서 체결세그먼트(10)들이 홈(16)내로 삽입되게 한다. 오목부(12)는 체결세그먼트(10)보다도 길기 때문에 체결세그먼트(10)가 오목부(12)를 통해서 홈(16)내부로 삽입될 수 있다.

체결세그먼트(10)들은 제3도 및 4도에서 잘 나타나 있다. 제3도의 체결세그먼트(10)는 평파이프(2)의 외경과 대응하는 아아크모양으로 요망스럽기는 고연성주철로 된것이 좋다. 제3도에서 보여주는 바와 같이 실제로 체결세그먼트(10)는 그 저면(22)이 평파이프(2)의 외경과 대응하는 아아크모양의 저면(22)을 갖고 있고 또한 체결세그먼트(10)는 전각부(前脚部)(11)와 본체부(13)를 갖고 있다. 면(26)은 본체부(13)의 한쪽측면이고 면(17)은 본체부(13)의 또다른 쪽면을 이룬다.

경사면(20)은 전각부(11)를 전각부(11)에 대하여 수직인 면(26)과 연결시키고 또한 위로 올라가서 본체부(13)의 상단 평면부와 만난다. 면(20)을 설계할 때 돌기의 저면(18)과 동일한 기울기를 갖도록 하던가 또는 저면(18)보다 약간 작은 기울기를 갖도록 구성하므로서 적절하게 설치되었을때에 면(18)과 면(20)이 서로 당접하고 보상하도록 되어야한다. 면(20)이 면(18)보다 약간 작은 기울기를 갖는 경우에는 두 개의 파이프를 분리시키려는 축력에 의하여 발생하는 쐐기작용으로 면(18)의 기울기가 줄어든 다음에야만 두 개의 면이 서로 보상관계를 갖게된다. 체결세그먼트의 우측하단에는 절결부(15)가 있어서 이곳에 용접물이 수용되고 결합된다.

제1도에서 보는 바와 같이, 본체부(13)는 파이프(4)의 종상부의 홈(16)내부로 뻗어들어가지만 처음 삽입된 면(26)은 돌기(14)의 면(24)으로부터 약간 격치되어있다.

용접물(8)은 평파이프(2)의 단 내측에 있는 하나의 평면에 들어오는 원주 주위로 용접시킨 비이드이다. 용접물(8)은 돌기(14) 및 체결세그먼트(10)의 상대적 위치 및 디멘젼에 의해서 결정되는 평면에 위치한다. 용접물(8)은 또한 파이프(2)의 평단에 용접시킨 바아일 수도 있다.

파이프(2)와 파이프(4)간의 연결구를 조립하기 위해서 우선 파이프(4)의 종상부단내의 홈에 가스킷(6)을 삽입한다. 평파이프(2)를 그단이 가스킷(6)을 지나서 들어갈때까지 파이프(4)의 종상부단내로 밀어넣어서 유체밀봉을 형성한다. 용접물(8)의 외경은 돌기(14)의 개구경보다고 작기 때문에 파이프(2)를 파이프(4)로 삽입할때에 용접물(8)은 돌기(14)를 통과한다. 체결세그먼트(10)들을 파이프(4)의 종사부면에 형성된 오목부(12)를 통하여 홈(16)내부로 삽입하고 그들을 회전시켜서 그들이 평파이프(2)의 외면주위로 하나의 링을 형성하게 한다. 용접물(8)은 체결세그먼트(10)를 홈(16)내에 체결시키는 정지구로 작용한다.

유압이 증대되면 축력이 두 개의 파이프를 분리시키려는 경향이 있기때문에 파이프(2,4)들은 분리할려는 성향을 갖게된다. 그러나 체결세그먼트(10)가 용접물(8)과 당접하게 되고 돌기(14)의 면(18)은 체결세그먼트(10)의 면(20)과 결합하게 된다. 파이프내의 유압이 증대될수록 두 개의 면(18,20)은 쐐기작용으로 말미암아 상호 밀봉 결합하게 된다. 이러한 작용은 미국특허번호 제3,684,320호가 가르키는 바와 같이 계속된다.

유압이 더욱 증대되면 연결구가 다른 방법으로 보호되지 않은한 체결세그먼트(10)의 내측반경방향으로의 힘 때문에 평파이프(2)가 파열하던가, 또는 체결세그먼트의 위와 동등하게 반대방향인 외측반경방향으로의 힘 때문에 파이프(4)의 종상부가 파열되므로서 연결구가 부서지고 말 것이다.

본 발명의 전후관계에 의하면 파이프(2)의 외면과 체결세그먼트(10)의 면(22)과의 마찰이 매우 크기 때문에 축하중의 큰부분은 마찰에 의해서 그리고 나머지부분은 용접물에 가하여지는 전단하중에 의해서 저항을 받는다. 그러나 축하중이 더크게 증대되면, 파이프(4)의 종상부 개구가 탄력에 의해서 확대되고 파이프가 분리되어서 종상부(24)가 체결세그먼트면(26)과 접하게 되고 추가의 하중을 용접물(8)에 전달하게 된다.

실험실에서 행한 시험에 의하면 본 발명의 요망실시예는 다른 경우에 파이프(4)의 종상부를 파열시키거나 또는 파이프(2)의 평단을 파괴해버릴 수도 있는 축력에 견뎌낼 수 있음을 보여주었다. 그렇기 때문에 홈(16)은 본체부(13)를 수용하기에 충분하고 또한 면(18)이 면(20)과 접촉을 한후에 파이프가 축방향으로 운동할 수 있도록 충분히 넓어야 한다는 것이 중요하다.

또 하나의 실시예에서는 체결세그먼트(10)의 면(20)과 면(20)을 접하는 숄더(18)와는 다같이 곡율이 동일한 구각이라는것, 다시 말하면 면(20)은 볼록하며 면(20)과 접하는 숄더(18)의 면은 오목하다는 것이다.

직경이 예로서 54"나 되는 아주 큰 직경의 파이프인 경우 돌기(14)면 (18)의 형상을 변형시켜서, 면과 체결세그먼트(10)의 면(20)과의 사이에 단지 2점만 접촉되게 하는 방법을 사용할 수도 있다. 이러한 다른 구조가 제5도에 도시되고 있다. 만약 두 개의 둥글게 형성된 장점들간을 직선으로 연결한다면 이것이 수평선과 이루는 각은 체결세그먼트(10)의 면(20)에 의해서 이루어지는 각보다 약간 크게 된다. 모든 면들은 주조된 것이므로, 다시말하면 가공한 것이 아니기 때문에 이와 같은 상이한 각의 조합은 면(24)과 면(26)간의 접촉이 전에 면(18)과 면(20)이 360°에 걸쳐서 결합되게 하는 것을 보장하게 된다.

상기와 같은 본 발명의 실시예들은 예시에 불과한 것이며 결코 제한적인 것으로 해석될 수 없고, 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구의 범위에 기재된 것에 의한다.

Claims (4)

1. 제1파이프를 제2파이프와 밀봉결합시키고 두 대의 파이프들을 사로 체결시키는 수단을 갖춘 조립체에 있어서; a. 상기 제1파이프는 종사부분을 가지고 있으며, 상기종상부분은 반경방향 안쪽으로 원주에 걸쳐 뻗어있는, 상기 제1파이프의 하나의 끝에 있는 상기 종상부분에 일체로 장착되어 있는 돌기를 가지고 있으며, 상기 돌기는 원주방향홈의 하나의 끝을 형성하고 있으며, 상기 돌기는 상기 제1파이프의 내부를 향해 면해있고 또한 제1접촉면을 형성하고 있는 상기 종상부분으로부터 떨어져있는 제1면을 가지고 있으며, 상기 돌기는 상기 제1면에 연결된 제2면을 더 가지고 있고 상기 종상부분의 반경방향으로 뻗어 상기 길다란 원주방향홈의 하나의 벽을 형성하도록 되어있으며, 상기 돌기는 원주방향의 아아크모양 오목부를 가지고 있으며, 상기 오목부는 상기 길다란 원주방향홈 부분안으로의 개구부를 제공하며, b. 복수의 아아치형 체결세그먼트는 형상에 있어서 상기 돌기내의 상기 아아크모형 오목부와 상응하고 상기 제2파이프로의 외경과 동일형상이며, 각각의 상기 세그먼트는 각부 및 본체부를 가지고 있으며, 상기 각부는 접촉면을 가지고 있고, 상기 본체부는 접촉면을 가지고 있으며, c. 상기 제2파이프는 하나의 평단을 가지며 상기 평단인 근의 외면으로부터 돌출하는 하나의 원주용접물을 가지고 있으며, d. 상기 체결세그먼트는 상기 진입구를 통하여 상기 용접물과 돌기와의 사이에서 평단의 외면과 섭동 결합으로 설치된 다음 상기 오목부와 일렬로 된 위치로부터 이동되며, 그리고 e. 상기 체결세그먼트의 본체부는 상기 제1파이프의 종상부분내의 길가란 원주홈내로 끼워지므로서, 상기 체결세그먼트의 상기 각부의 접촉면은 상기 돌기의 제1접촉면과 당접되어 있으며, 또한 상기 각부의 상기 접촉면이 상기 돌기의 상기 제1접촉면과 당접된 후에 상기 체결 부재의 본체부의 상기 접촉면은 상기 돌기의 상기 제2접촉면과 당접하는데 적합하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 체결수단을 갖춘 조립체.
2. 제1항에 있어서, 상기 돌기의 제1접촉면은 원추면 형상이며 또한 상기 체결세그먼트의 상기 각부의 접촉면도 원추면 형상이어서 상기 돌기의 상기 제1접촉면에 결합되는 것을 특징으로 하는 조립체.
3. 제1항에 있어서, 상기 돌기의 제1접촉면은 오목한 구형상을 하며 체결세그먼트의 각부의 접촉면은 볼록한 구형상을 하고 있는 것을 특징으로 하는 조립체.
4. 제1항에 있어서, 상기 돌기의 제1접촉면은 그들 사이에 오목부가 배설되는 두 개의 돌출단을 갖고 있고, 상기 두 개의 돌출단 사이를 연결하는 선과 수평면과의 사이에 이루는 각은 상기 체결부재의 상기 각부와 수평면과의 사이에 이루는 각보다 큰 것을 특징으로 하는 조립체.

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