WO2016108517A1 - 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치 - Google Patents

회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치 Download PDF

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WO2016108517A1
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wedge
pipe
rotating
connecting device
rotating wedge
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PCT/KR2015/014245
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김석윤
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김석윤
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    • F16L37/00—Couplings of the quick-acting type
    • F16L37/08—Couplings of the quick-acting type in which the connection between abutting or axially overlapping ends is maintained by locking members
    • F16L37/084—Couplings of the quick-acting type in which the connection between abutting or axially overlapping ends is maintained by locking members combined with automatic locking
    • F16L37/092—Couplings of the quick-acting type in which the connection between abutting or axially overlapping ends is maintained by locking members combined with automatic locking by means of elements wedged between the pipe and the frusto-conical surface of the body of the connector
    • F16L37/0925—Couplings of the quick-acting type in which the connection between abutting or axially overlapping ends is maintained by locking members combined with automatic locking by means of elements wedged between the pipe and the frusto-conical surface of the body of the connector with rings which bite into the wall of the pipe
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16L37/084—Couplings of the quick-acting type in which the connection between abutting or axially overlapping ends is maintained by locking members combined with automatic locking
    • F16L37/0842—Couplings of the quick-acting type in which the connection between abutting or axially overlapping ends is maintained by locking members combined with automatic locking by means of a ring which is split into a plurality of component parts which are held in place by means of a resilient ring member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16L37/084—Couplings of the quick-acting type in which the connection between abutting or axially overlapping ends is maintained by locking members combined with automatic locking
    • F16L37/092—Couplings of the quick-acting type in which the connection between abutting or axially overlapping ends is maintained by locking members combined with automatic locking by means of elements wedged between the pipe and the frusto-conical surface of the body of the connector
    • F16L37/0927—Couplings of the quick-acting type in which the connection between abutting or axially overlapping ends is maintained by locking members combined with automatic locking by means of elements wedged between the pipe and the frusto-conical surface of the body of the connector the wedge element being axially displaceable for releasing the coupling

Definitions

  • the present invention relates to a pipe fixing and connecting device, more specifically, to make a simple and easy connection with a large diameter pipe as well as a small diameter, and is applied to steel pipes and PE pipes regardless of the material of the pipe, the number of parts Cost savings can be reduced, as well as can be used as a fitting for piping with airtight function, it is possible to recycle the resources by separating the pipe, pipe using a rotating wedge that can shorten the air when using It relates to a connection device.
  • Pipe joints are parts used to connect hollow pipes through which fluid can flow.
  • traditional methods such as welding screws, crimp and sleeve methods have been developed, and sliding wedge one-touch fittings have recently been developed. .
  • two or more pipes are connected to each other by inserting pipes into the connecting device, and various types of sockets, elbows, and tie are manufactured and used for pipe connection.
  • a typical example of such a conventional pipe connecting device is disclosed in Korean Patent Application "10-2008-0031902" "pipe connection", as shown in Figures 1 to 2, the connecting body 20, the inclined surface is formed, O-ring 30, the sliding wedge 50, the spring 40 is composed of.
  • connection body 20 is formed with an inclined surface 24 to gradually narrow in the inlet direction, from the stop portion O-ring 30, the spring 40, the sliding wedge 50 is built in order.
  • the spring 40 and the sliding wedge installed at the rear of the O-ring 30 are for fixing the pipe 1, and the spring 40 has the sliding wedge 50 always riding on the slope toward the narrow portion of the conical space.
  • the sliding wedge is pushed, and the sliding wedge 50 is formed with teeth so that the sliding wedge and the pipe are integrated by contacting the pipe and providing infinite frictional force when the pulling force of the pipe is applied.
  • the release mechanism When the inserted pipe is removed, the release mechanism is inserted to isolate and pull the sliding wedge 50 from the pipe 1.
  • the conventional one-touch pipe connecting device described above has a limitation that is applicable only to small diameter lightweight stainless steel pipe connections.
  • the spring pushes the sliding wedge in the longitudinal direction of the pipe, the larger the diameter, the more difficult it is to apply uniform force to all the wedges, which makes it difficult to apply to large diameter pipe connections.
  • the sliding wedge when high pressure is applied to the fluid, the sliding wedge is embedded in a narrow space between the pipe and the inclined surface, and thus, the sliding wedge is difficult to remove, thus making it difficult to remove the pipe.
  • the present applicant can develop a pipe connecting device using a rotary wedge that can be made of various materials such as general steel pipe, stainless steel pipe, and synthetic resin, and can also connect a large diameter pipe or a thick pipe in one-touch manner.
  • Pipe connecting device using a rotary wedge of the present invention is a condition for making the rotary wedge smoothly connected to the connection body having a wedge groove having a rotating corner of the letter 'b';
  • a cross section is formed in a semi-circular shape to form a rotating part that is in close contact with the rotating corner of the wedge groove, and an integral part formed with the rotating part to be in contact with the elastic member and the pipe, respectively.
  • the connecting body of the present invention consists of a first tube into which a pipe is inserted and a second tube forming an inlet, and a wedge groove of a cross-section 'c' including a rotating corner having a cross-section a-shaped in contact with a rotating portion of the rotating wedge. Is formed.
  • the wedge groove accommodates each rotating wedge in the form of an annular necklace surrounding the pipe circumferential surface, and the first tube and the second tube are screwed to enable a separate coupling.
  • the teeth of the rotating wedges were superimposed in plural and the distance between the blade tip and the rotation axis of the teeth was longer as the teeth pointed toward the stopping jaw so as to overcome the tolerance of the large diameter pipe.
  • the elastic member of the present invention serves to rotate the rotary wedge by pushing the teeth of the rotary wedge in the direction of the center and proposes a method of forming a complete one-touch by installing in the wedge groove.
  • the pipe connecting device using the rotating wedge of the present invention is to rotate the rotating wedge in a small space to fix the pipe, so not only the processing amount of the connecting body is small, but also has a simple structure for rotating the rotating wedge by the elasticity of the rubber or leaf spring
  • the number of parts is excellent and economical as well as the connection construction can be completed by one-touch work regardless of the pipe material, and the air shortening effect can be obtained.
  • Rotating corner of cross-section 'a' which ensures stable rotational movement of the rotating wedge is easy to process and has excellent economical efficiency.
  • Elastic member is applied from the circumferential surface to the center of gravity so that the function is maintained even when the size of the connecting device is increased or the material is changed. It can be applied to various kinds of pipe connection such as seamless pipe, welded pipe, pipe, PE pipe, and has a wide range of applications.
  • the connecting device of the present invention can be applied to joints such as socket elbows by connecting several in one body and installing the inlet in various directions.
  • the present invention is a useful invention that can achieve the recycling of resources because the pipe can be easily separated.
  • FIG. 1 is a schematic exploded perspective view of a pipe connecting device using a conventional sliding wedge.
  • Figure 2 is a schematic cross-sectional view of the pipe connection of Figure 1;
  • Figure 3 is a perspective view showing one example of a rotating wedge of the present invention.
  • Figure 4 is a perspective view of one example of an elastic member made of a cylindrical leaf spring of the present invention.
  • Figure 5 is a perspective view of an example made of one body with an airtight member and a separating wall with an elastic member of the rubber material of the present invention.
  • Figure 6 is a partial perspective view showing the assembled state of the rotating wedge and the elastic member in the first embodiment
  • Figure 7 is an exploded perspective view of a pipe connecting device using a rotating wedge using the elastic member of the cylindrical leaf spring of the present invention according to the first embodiment.
  • connection device 8 is a schematic cross-sectional view of the connection device of FIG.
  • FIG. 9 is an operational state diagram showing a state in which the pipe is inserted into the connecting body in the first embodiment.
  • FIG. 10 is an operational state diagram illustrating a state in which a pipe following FIG. 9 is inserted
  • Figure 11 is a partial perspective view showing the assembled state of the rotating wedge and the elastic member in the second embodiment
  • FIG. 12 is an exploded perspective view showing a connecting device using an airtight member, a separating wall and an elastic member made of a rubber material composed of a body according to a second embodiment
  • Figure 13 is a schematic cross-sectional view of the connecting device of FIG.
  • Figure 14 is a partial perspective view showing the assembled state of the rotary wedge and the torsion spring is installed in the third embodiment
  • FIG. 15 is an exploded perspective view showing a pipe connecting device using a torsion spring according to the third embodiment
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view of the connecting device of FIG.
  • the present invention relates to a pipe connecting device using a rotating wedge for connecting the pipes to each other using the rotating wedge.
  • Pipe connecting device of the present invention comprises a connecting body having a wedge groove which is a space for receiving the rotating wedge and the rotating wedge, the elastic member and the airtight member. At one end of the body there is a stopping jaw to stop the pipe.
  • a rotary wedge for fixing the pipe and the rotary wedge, the elastic member, the wedge groove is designed to mesh with each other and the above elements are organically related to achieve the optimum design according to the application.
  • the rotating wedge is installed in the wedge groove, which is a space surrounding the pipe inside the connection body, and rotates with the help of an elastic member that provides rotational force to fix the pipe.
  • the airtight material is usually installed closer to the locking jaw than other parts and is responsible for the airtightness.
  • the connecting body 110 of the present invention is open toward the incoming pipe and at the end is fastened to the first tube 111 and the first tube 111 having a locking jaw 113 limiting the amount of insertion of the pipe to form a second inlet Consists of a tube 112 and the inner side is formed with a wedge groove 115, which is a space in which the rotating wedge 130 is installed, and the wedge groove 115 allows the rotating wedge to have a smooth rotational motion in place.
  • a rotating corner 114 of the letter 'b' the tube means cylindrical.
  • the first tube 111 and the second tube 112 are usually fastened with screws to complete the connection body 110.
  • the second tube is in close contact with the outside of the first tube or is fastened by inserting a cylindrical portion in the space therein.
  • the airtight member 140 is installed between the locking jaw 113 and the wedge groove 115, it is easy to manufacture and can achieve economical product design.
  • the elastic member 120 is properly selected and a washer 141 is additionally installed between the rotary wedge 130 and the airtight member 140, economical design is possible.
  • between the locking step 113 and the wedge groove 115 is usually provided with a close contact portion 119, which is to ensure the length of the sufficient close contact portion required for fixing the pipe (1).
  • the rotating corner of the wedge groove is divided between the rotating wedges by the separating wall 217 so that the first tube and the second tube cover one side of the cross section, and can accommodate each rotating wedge separately. Not useful.
  • the rotary wedges can be installed in several layers and thus a high pressure connection device can be manufactured.
  • Rotating wedge 130 of the present invention is the rotary wedge 130 is in contact with the elastic member 120 in a state of being embedded in the rotary corner 114 to securely fix the pipe (1) by rotational operation when inserting the pipe (1) It works.
  • the rotary part 131 is installed in close contact with the rotary corner 114 and the extension part 133 formed integrally with the rotary part and in contact with the elastic member 120 and the pipe 1, respectively, inserted pipe (1)
  • Extension portion 133 in contact with the) is characterized in that the teeth 137 for fixing the pipe (1) is formed.
  • Rotating portion 131 of the rotating wedge 130 is inserted into the rotary corner 114 of the wedge groove 116 in a semi-circular cross section so that the rotary wedge 130 when the pipe is inserted or when the opposite force is applied It can rotate in place.
  • a plurality of tooth 137 layers overlap each other at a portion contacting the pipe 1 of the rotary wedge extension 133.
  • Each tooth 137 layer receives the tolerance of the pipe 1 by gradually increasing the distance between the rotation axis of the rotating part 131 and the blade tip as it moves away from the inlet 111 of the connecting body 110. It is desirable to be able to. That is, the shortest length between the blade ends in the rotary shaft of the teeth closest to the inlet of the connection body 100 to contact the large pipe (1), the rotary shaft of the teeth 137 gradually located far from the inlet The length between the ends of the blades is longer and longer, so that the pipes 1 of different diameters can be fixed.
  • each tooth 137 When the line connecting the end of each tooth 137 is formed in an arc shape, when the stress is increased during the reverse rotation operation of the rotary wedge 130, each tooth 137 is to squeeze the pipe (1) Since there is an advantage that can achieve a more robust connection of the pipe (1).
  • This rotating wedge shape is shown in FIG.
  • the rotating wedge 130 is an arc shape in which a plurality of donuts are divided at an angle to fix the pipe 1 while surrounding the circumference, and through the elastic force of the elastic member 120 according to the insertion of the pipe 1. It is assembled to be in close contact with the elastic member 120 to smoothly rotate, it is preferable to install the high-pressure pipe tightly and to install a wide interval for the low-pressure pipe. If more contact surfaces are required, the rotating wedges can be superimposed.
  • the rotating wedge 130 is divided by 30 degrees, but the rotating wedge of larger angle is possible, and the rotating wedge divided into smaller angles can be arranged.
  • the elastic member 120 of the present invention serves to rotate the rotary wedge in contact with the rotary wedge 130.
  • the elastic member 120 pushes the teeth 137 of the wedge toward the pipe 1 to closely contact the pipe 1.
  • the teeth 137 formed in the forward pipe 1 in the forward direction are rotated in the forward direction when the pipe is inserted into the rotating part 131 to guide the pipe 1, but the elastic member 120 continues to rotate when the pipe moves in the reverse direction.
  • the teeth 137 of the teeth 137 is pushed toward the pipe and the rotary part 131 located in the rotary corner 114 of the wedge groove 115 can no longer be rotated. To disturb.
  • the elastic member 120 may be made of various materials, such as a rubber material, a coil spring or a leaf spring with strong elasticity.
  • the elastic member of the present invention is divided into an elastic portion 122 that gives a rotational force to the rotating wedge and the portion holding the mold.
  • the coil spring or the leaf spring is suitable because the wedge must be pulled from above, but assembly or fixing is somewhat difficult. If it is installed on the lower surface, it will face the pipe insertion direction in front and it becomes difficult to insert the pipe due to the large resistance when inserting the pipe.
  • the elastic part 122 of the elastic member 120 in the present invention is located between the circumferential surface of the wedge groove 115 and the rotary wedge 130 to push the rotary wedge teeth 137 in the pipe center direction from the circumferential surface It is efficient because This is because the resistance of the pipe (1) is small, the rotation force applied to the rotating wedge is large, and the production and installation are easy.
  • the present invention proposes an elastic member made of a cylindrical leaf spring and an elastic member made of a torsion spring located on both sides of a ring-shaped rubber material elastic member and a rotating wedge.
  • the elastic member 120 made of a leaf spring has the advantage that the heat resistance is stronger than the elastic member of the rubber material.
  • the leaf spring can have various forms but the present invention proposes a cylindrical leaf spring in the first embodiment. It is an elastic member having a case-shaped elastic portion 122 that is bent from the cylindrical plate. The branching direction is possible in both the longitudinal direction of the pipe or the direction of the cylindrical circle, but the plate spring having the elastic portion 122 is bent in the fork along the surface is more advantageous. This is because it can be designed by adjusting the height so as not to contact the rotating portion 131 of the rotating wedge 130 is advantageous to corrosion and is also convenient to fix to the second tube (112).
  • the elastic member 120 of the leaf spring material extends in the center direction to support the bottom so that the rotary wedge 130 can rotate in place, and toward the entrance to fit the fake teeth 135 of the rotary wedge. It is preferable that the bent fold 123 is added and this leaf spring is shown in FIG. When the plate spring is used, if the washer 141 is further configured between the airtight member and the rotary wedge, the airtight member functions stably when water pressure is generated.
  • the elastic member 220 of a rubber material which is a high molecular compound, can be manufactured in one body with the airtight member 240.
  • Rubber material elastic member 220 of the present invention is manufactured in one body and the airtight member to provide a rotational force to the rotating wedge in addition to installing a separation wall 217 between the rotary wedge 230 to prevent the wedge from falling off and rainwater sewage It is useful for non-pressure or low pressure connection as it prevents the penetration of back.
  • the rubber material elastic member 220 is applied, and the elastic member 220 is represented in FIG. 5. Adopting a trapezoidal wedge groove 215 when viewed from the center when there is no fake teeth in the rotary wedge is prevented from falling off of the rotary wedge and it is useful to increase the area of the teeth of the rotary wedge.
  • the torsion spring is provided as an elastic member, and the torsion spring 320 installed on both sides of the rotation wedge smoothly rotates the rotation wedge 330, so it is suitable for a high pressure hydraulic test jig or a large pipe connecting device.
  • the elastic portion 322 that transmits the rotational force is located between the circumferential surface of the wedge groove 315 and the rotary wedge.
  • the torsion spring 320 is preferably installed in the space provided in the wedge groove 315 and fixed to the first tube 311 using the fastening means 325.
  • Fastening means 325 can be used in various ways, but the present invention proposes to use a clip of the 'U' shape.
  • the pipe connecting device of the present invention operates as follows. Representative examples of the first embodiment are illustrated in FIGS. 9 and 10.
  • the pipe 1 When the pipe 1 is inserted through the inlet, the pipe 1 touches and extends the extension portion 133 of the rotary wedge 130 so that the rotary wedge 130 compresses the elastic member 120. It is to operate the forward rotation based on the rotating unit 131. As a result, the pipe side is inserted into contact with the teeth 137 formed in the extension 133 of the rotary wedge and the teeth are placed in the forward direction so that the insertion of the pipe 1 is easily performed.
  • the insertion of the pipe 1 is limited by being caught by the stop jaw 117 formed in the second tube.
  • the pipe 1 stops. 117 and the rotating wedge 130 is firmly fixed.
  • the rotary wedge 130 When the force is applied in the disengaging direction, the rotary wedge 130 already embedded in the rotating corner 114 of the cross-section 'a' by the elastic member 120 and pushed to the minimum space can no longer rotate in the reverse direction, so that the pipe The tooth 137 in contact with (1) is embedded in the pipe and the separation of the pipe (1) is not made. That is, the rotary wedge 130 acts like a hinge or wedge in the space between the expansion part and the pipe 1 by the elastic action of the elastic member 120 and the force directed in the reverse direction is the tooth 137 of the rotary wedge 120. By strongly compressing the pipe (1) through will be to prevent the falling out of the pipe.
  • the first fixing means is provided with a rotating protrusion 136, which is a protrusion on both sides of the rotating wedge rotating part 131, and the wedge groove 115 has a corresponding space, which is suitable for a large connection device.
  • Another means is to provide a fake tooth 135 extending in the longitudinal direction of the pipe in the extension 133 of the rotating wedge, the corresponding groove into which the fake tooth 135 is fitted is usually provided in the elastic member. This is useful for small caliber connections.
  • Another method is to use the fan shape of the rotating wedge 130 to produce a wedge groove front view shape in a trapezoidal shape when viewed from a circle center.
  • Rotating wedge 130 is useful when including a rubber material in the configuration of the connecting device or the wedge groove of the small diameter that can be easily solved even if the close contact with the wedge groove (115).
  • Pipe connecting device using the rotating wedge of the present invention can be used by variously selecting the combination of the shape and rotation wedge fixing device of each component according to the material, the working pressure, the diameter of the pipe.
  • the connecting device 100 of the first embodiment shown in FIGS. 6, 7, and 8 uses a cylindrical leaf spring, and the two tubes 112 are fastened to surround the outside of the first tube.
  • a washer is installed between the rotary wedge and the airtight member to correspond to the fluid pressure.
  • the leaf spring 120 of the present invention has a pair of elastic portions 122 having a casement shape that is split out from the cylindrical surface and bent toward the center to correspond to one rotary wedge 130, and the elastic portion 122 There is a bent portion 123 extending toward the centrifuge and bent toward the inlet.
  • the bending part 123 is fitted with fake teeth 135 of the rotary wedge to prevent the falling of the rotary wedge and helps to rotate in place.
  • the airtight member 140 of the present embodiment is shown as having a U-packing shape, such a design is a portion of the airtight function when the pipe (1) enters is compressed in the circumferential direction is less effective in the longitudinal direction rotation wedge in place It helps to rotate.
  • the rotary wedge 130 and the elastic member 120 are assembled and installed in the first tube.
  • the connection device 100 of the present embodiment is completed.
  • the pipe 1 is removed, the fixing screw 118 is loosened, and then the second tube 112, the rotating wedge 130, and the leaf spring 120 are removed and worked.
  • This embodiment is suitable for pressure piping such as water supply piping, fire fighting piping.
  • FIG. 5 illustrates a trapezoidal wedge groove 215 and a fan-shaped rotary wedge 230 as a connecting device 200 using the elastic member 220 of a rubber material.
  • the elastic member 220 of the present embodiment shown in FIG. 5 is designed by integrating the airtight member 240 and the isolation wall 217 into one body, it has a wedge drop prevention function and an airtight function in addition to the elastic function using rubber elasticity. do.
  • the fake teeth 235 may be added to the rotating wedge and the groove may be provided to the fake teeth, but in the present embodiment, the rotary wedge is formed using the fan shape of the rotary wedge 230.
  • the shape of the wedge groove 215 is trapezoidal when viewed from the center to prevent the movement of the rotary part 231 of the fan-shaped rotary wedge and to enable the rotation of the rotary wedge extension 233.
  • the tooth area of the rotary wedge 230 can be enlarged, which is a useful design. In the case of high pressure applications, additional washers and hermetic seals can be constructed.
  • connection device 200 of the present embodiment is completed.
  • the connecting device 300 of the third embodiment is designed to rotate the rotating wedge 330 by using a torsion spring, and the torsion spring 320 is provided on both sides of the rotating wedge.
  • An elastic portion 322 that transmits elasticity is positioned between the circumferential surface of the wedge groove 315 and the rotating wedge 330.
  • the rotary protrusion 336 is installed in the rotary wedge, and the wedge groove is used by installing a hole in the second tube 312.
  • the cylindrical portion of the second tube is fastened in the state inserted into the inside of the first tube is provided with a hole in the cylindrical portion is responsible for the wedge groove (315).
  • the torsion spring 320 can be designed to work smoothly on each rotating wedge, so it is suitable for large fittings.
  • the rotary protrusion 336 of the rotary wedge 330 provided with the rotary protrusion 336 is inserted into the coil part of the torsion spring and installed in the wedge groove 315, and then the torsion using the 'U'-shaped clip 325.
  • the spring 320 is fixed to the second tube 312. Thereafter, when the first tube 311 and the second tube 312 are fastened, the connecting device 300 before the pipe insertion is completed.
  • the torsion spring and the rotation protrusion are indicated by dotted lines for convenience.
  • the first tube 311 and the second tube 312 are separated by releasing the screw 541 fastening the first tube 311 and the second tube 312 to the second tube 312. You can remove the pipe and then remove the pipe. It is suitable for large diameter pipe connecting device or hydraulic test jig.
  • Pipe connecting device using the rotary wedge presented in the present invention can be designed for a variety of purposes by various combinations of components, one-touch connection of large diameter pipes as well as small-diameter pipes, water and sewage, fire, plant, shipbuilding, etc. In the plumbing work, air reduction and cost reduction can be achieved. As shown in the embodiment of the present invention specifically presented, it can be applied to the pressure pipe connecting device, low pressure pipe connecting device, PE pipe connecting device and hydraulic jig design.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mutual Connection Of Rods And Tubes (AREA)

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
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.
부호의 설명
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
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 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, 일반 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.
본 발명에서 제시한 회전쐐기를 이용한 파이프 연결장치는 구성 요소의 다양한 조합으로 다양한 목적에 적합한 설계가 가능하며, 소구경 파이프뿐만 아니라 대구경 파이프의 원터치 연결이 가능하여 상하수도, 소방, 플랜트, 조선 등의 배관공사에서 공기단축과 원가절감을 이룰 수 있다. 구체적으로 제시한 본 발명의 실시예에서 보듯이 압력 배관용 연결장치, 저압력 배관용 연결장치, PE파이프용 연결장치와 수압지그용 설계 등에 적용할 수 있다.

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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