KR100260793B1

KR100260793B1 - 고압 유체용 분기관 조인트

Info

Publication number: KR100260793B1
Application number: KR1019970065858A
Authority: KR
Inventors: 에이지 와타나베; 유조 히타치
Original assignee: 우스이 유따로; 우수이 고쿠사이 산교 가부시키가이샤
Priority date: 1996-12-07
Filing date: 1997-12-04
Publication date: 2000-07-01
Also published as: DE19753053C2; FR2756904B1; KR19980063773A; FR2756904A1; GB9725100D0; GB2320073A; DE19753053A1; GB2320073B; JPH10169873A; US5992904A

Abstract

본 발명은, 축방향으로 뻗은 도관, 상기 도관의 원주형 벽에 형성된 분기 구멍 및 도관의 원주면에서 형성되고 외측으로 개방되어 있는 수압면을 구비하는 조인트 본체와; 상기 조인트 본체의 상기 도관과 연통하는 도관 및 분기관의 단부에 형성되어 가압면을 형성하는 조인트 헤드를 포함하고, 그 결과 가압면이 상기 조인트 본체의 수압면과 맞대어지도록 함으로써 상기 조인트 본체와 연결되는 분기관과; 상기 조인트 본체와 일체이거나 분리되어 있는 조인트 부분과; 상기 분기관에 미리 조립되고, 상기 분기관이 주 파이프와 연결되도록 상기 조인트 헤드의 압력에 대항하여 상기 조인트 부분에는 조여지는 너트를 구비하는 고압 유체용 분기관 조인트에 관한 것이다. 상기 조인트 본체의 분기 구멍은 상기 조인트 본체의 반경 방향의 직경이 더 긴 타원형의 구멍으로 형성되어, 상기 조인트 본체의 도관의 중심과 정렬되어 있다.

Description

고압 유체용 분기관 조인트

본 발명은 고압수를 이용하는 절단기 또는 세탁기, 유압 작동 기계 및 고압의 유압 장치에 사용되는 고압 유체(예를 들면, 1000) kgf/㎠ 이상의 유체)용 분기관(分岐管) 조인트에 관한 것이다.

제7도 및 제8도에 도시된 바와 같은 종래기술의 이러한 종류의분기관 조인트에 있어서, 축방향으로 뻗은 유통로(11-2)가 있는 조인트 본체(11)에는 유통로(11-1)의 중심선 사에 분기공(分岐孔)(11-2)이 마련된 보스(11-4)가 설치되어 있다. 분기공(11-2)의 외주는 유통로(11-2)와 연통하고 외측으로 개방되어 압력 수용면(11-3)을 형성한다. 분기관(12)의 조인트 헤드(12-2)에 형성된 것과 같은 가압면(12-3)은 조인트 본체(11)의 압력 수용면(11-3)과 맞대어 맞물리며, 그 결과 분기관(12)은 이 분기관(12)의 선단부에 나사 고정되어 있는 조임 와셔(14)를 매개로 보스(11-4)에 캡 너트(cap nut)(13)를 조임으로써 조인트 본체(11)에 연결된다. 조인트 본체(11)의 두 개의 각 단부에는, 분기관의 조인트 구조와 같이, 유통로(11-1)의 개구부에 형성된 압력 수용면(11-5)이 마련된다. 압력 수용면(11-5)은 유통로(11-1)의 원주상에 형성되고, 외측으로 개방되어 있다. 주파이프(15)의 조인트 헤드(15-2)에 형성되어 있는 것과 같은 가압면(15-3)은 조인트 본체(11)의 압력 수용면(11-5)과 맞대어 맞물리고, 그 결과 주파이프(15)는 주파이프(15)의 선단부에 나사 고정되어 있는 조임 와셔(17)를 매개로 상기 조인트 본체(11)에 캡 너트(16)를 조임으로써 조인트 본체(11)에 연결된다. 참고 부호 12-1은 분기관의 유로를 나타내고, 부호 15-1은 주파이프(15)의 유통로를 나타낸다.

종래 기술의 고압 유체 분기관에 있어서, 단면이 원형인 분기공(11-2)은 조인트 본체(11)의 유통로(11-1)와 정렬되도록 조인트 본체(11)에 형성되지만, 내부압이 조인트 본체(11)에 작용할 때 조인트 본체의 유통로(11-1)에서 최대 응력은 분기관(12)의 유로(12-1)의 개방단(P)에서 발생하며, 그 결과 개방단(P)로부터 균열이 시작되어 유체의 누설이 발생한다.

본 발명은 종래 기술의 고압 유체 분기관 조인트의 전술한 문제점의 측면에서 착안되었고, 분기공의 유통로의 조인트 본체 개방단에서 발생하는 최대 응력을 줄임으로써, 내부압에 기인하는 피로에 대한 강도를 향상시킬 수 있는 고압 유체용 분기관 조인트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 고압 유체용 분기관 조인트에 있어서 분기관의 조인트 구조의 일부분을 도시한 종방향 측면도이다.

제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ 부분을 따라 취한 종방향 정면도이다.

제3도는 상기 분기관과 동일한 조인트 구조에서 조인트 본체의 분기공(分岐孔) 부분을 나타내는 평면도이다.

제4도는 제2도와 유사한 본 발명의 제2실시예를 나타내는 도면이다.

제5도는 제4도의 분기관의 조인트 구조에 따른 조인트 본체의 분기공을 나타내는 평면도이다.

제6도는 본 발명의 고압 유체 분기관 조인트에 있어서의 분기관의 조인트 구조의 다른 예를 나타내는 종방향 측면도이다.

제7도는 종래 기술의 고압 유체 분기관 조인트의 분기관 조인트부를 나타내는 부분 파단 정면도이다.

제8도는 제7도의 Ⅷ-Ⅷ 부분을 따라 취한 종방향 정면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 조인트 본체 1-1 : 유통로

1-2 : 분기공 1-3 : 가압면

1-4 : 보스 1-5 : 압력 수용면

2 : 분기관 2-2 : 조인트 헤드

본 발명의 제1실시예에 따르면, 고압 유체용 분기관 조인트는, 축방향으로 뻗은 유통로와, 원주 방향 벽부에 형성된 분기공 및 원주면에 형성되어 외측으로 개방된 압력 수용면이 마련된 조인트 본체와; 상기 조인트 본체의 상기 유통로와 연통하는 유로 및 분기관의 단부에 형성되어 가압면을 형성하는 조인트 헤드를 포함하고, 상기 가압면이 상기 조인트 본체의 압력 수용면과 맞대어 맞물리게 함으로써 상기 조인트 본체와 맞물리는 분기관과; 상기 조인트 본체와 일체로 또는 별개로 구성된 조인트부와; 상기 분기관에 미리 조립되고, 상기 분기관이 주파이프와 연결되도록 상기 조인트 헤드의 가압면에 대해 상기 조인트부 쪽으로 조여지는 너트를 포함하며, 상기 조인트 본체의 분기공은 상기 조인트 본체의 반경 방향으로 직경이 더 긴 타원형으로 형성되고, 상기 조인트 본체의 유통로의 중심과 정렬된다.

본 발명의 제2실시예에 따라 제공되는 고압 유체용 분기관 조인트는, 축방향으로 뻗은 유통로와, 원주 방향 벽부에 형성된 분기공 및 원주면에 형성되어 외측으로 개방된 압력 수용면이 마련된 조인트 본체와; 상기 조인트 본체의 상기 유통로와 연통하는 유로 및 분기관의 단부에 형성되어 가압면을 형성하는 조인트 헤드를 포함하고, 상기 가압면이 상기 조인트 본체의 압력 수용면과 맞대어 연결되게 함으로써 상기 조인트 본체와 맞물리는 분기관과; 상기 조인트 본체와 일체로 또는 별개로 구성된 조인트부와; 상기 분기관에 미리 조립되어 상기 분기관이 주파이프와 연결되도록 상기 조인트 헤드의 가압면에 대해 상기 조인트부 쪽으로 조여지는 너트를 포함하며, 상기 조인트 본체의 분기공은 상기 조인트 본체의 반경 방향으로 직경이 긴 타원형 구멍으로 형성되고, 상기 조인트 본체의 유통로의 반경 방향으로 편심되어 있다.

본 발명에 있어서, 조인트 본체 내에 형성할 분기공을 그 조인트 본체의 반경 방향으로 직경이 더 긴 타원형 분기공으로 형성하고, 이 타원형 분기공을 조인트 본체의 유통로의 반경 방향으로 편심시키는 것은 본 발명의 발명자들이 반복하여 수행한 수 많은 실험의 결과에 기초한 것이다.

구체적으로 설명하자면, 조인트 본체의 유통로 내로 개방되어 있는 분기공의 개방단에서 발생하는 응력의 최대 값을 줄이기 위한 관점에서, 본 발명의 발명자들은 내부압이 각각의 파이프에 가해질 때, 실질적인 고압 유체 분기관 조인트의 조인트 본체로서 사용되는 단면인 원형인 파이프를 채용하고, 원형 및 타원형 분기공을 형성하여, 조인트 본체의 반경 방향 및 축방향으로 직경이 더 긴 타원형 분기공을 배향함으로써, 각각의 응력 집중부와 최대 응력을 검토하였다. 이러한 검토 결과, 상기 분기공을 단면이 원형인 파이프 유통로의 중심과 정렬시키면, 전술한 바와 같이, 단면이 진원형(眞圓形)인 분기공의 두 개의 출방향 개방단에서 높은 응력이 발생한다는 사실이 밝혀졌다. 한편, 단면이 원형인 파이프의 반경 방향으로 직경이 더 긴 타원형 분기공을 그 파이프의 유통로 중심과 정렬시키면, 파이프의 내측 원주 내의 타원형 분기공의 두 개의 축방향 개방단에서의 응력 값은 전술한 진원형 분기공의 응력 값보다 훨씬 낮았다. 상기 타원형 분기공을 단면이 원형인 파이프의 축방향으로 (더 긴 직경으로) 배향시키면, 상기 타원형 분기공에는 파이프의 내측 원주 내의 상기 분기공의 개방단에서 진원형 분기공의 경우보다 훨씬 큰 응력이 발생되어, 결코 채택되지 않는다는 것도 밝혀졌다.

또한 본 발명의 발명자들은, 단면이 원형인 파이프의 반경 방향으로 직경이 더 긴 타원형 분기공이 조인트 본체의 유통로의 반경 방향으로 편심되어 있는 경우의 응력 집중부와 최대 응력을 검토하였다. 그 결과, 파이프의 내측 원주의 타원형 분기공의 개방단에는, 그 타원형 분기공이 파이프의 중심축에 위치하는 경우의 응력과 같이 높은 응력이 발생한다는 것이 밝혀졌다. 이러한 구조는 전술한 경우에 있어서와 같이 응력을 감소시키는 데 특히 효율적이므로, 내부압이 조인트 본체에 작용할 때 분기공에서의 응력이 현저하게 감소될 수 있다는 것도 역시 밝혀졌다.

전술한 본 발명에 있어서, 단면이 원형인 조인트 본체에 마련되는 분기공은 조인트 본체의 유통로의 반경 방향으로 직경이 더 긴 타원형 분기공으로 형성되고, 조인트 본체의 유통로의 반경 방향으로 편심되므로, 분기공에서 발생하는 응력이 효과적으로 억제되어, 각 분기관 설치부에서 내부압에 기인하는 피로에 대한 강도를 현저하게 향상시킨다.

본 발명에 따른 상기 타원형 분기공의 형상으로서는 육상 트랙 형상(race track shape)을 들 수 있다.

이하, 본 발명을 제1도 내지 제6도를 참조하여 설명한다. 참조 부호 1은 조인트 본체를 나타내고, 부호 2는 분기관을 나타내며, 부호 3과 6은 캡 너트(cap nut)를 나타내고, 부호 4와 7은 조임 와셔를 나타내며, 부호 5는 주파이프를 나타낸다.

고압 유체용 분기관 조인트에 있어서, 상기 조인트 본체에는 축에 유통로(1-1)가 마련되고, 원주벽의 축방향으로 분기공(1-2)이 마련되어 있는 조인트부인 보스(1-4)가 설치되어 있다. 분기공(1-2)은 타원형이며, 유통로(1-1)와 연통되고, 외측으로 개방되어 압력 수용면(1-3)을 형성하는 원주면이 있다. 제3도에 도시된 바와 같이, 상기 분기공은 조인트 본체(1)의 반경 방향으로 직경이 더 큰 타원형으로 형성되어 있고, 각 압력 수용면(1-3)은 이하에서 설명하는 바와 같이, 통상 원뿔형면인 가압면과 연결되도록 통상 원뿔형면이다.

종래 기술에서와 같이, 제1도 내지 제3도에 도시된 분기관의 조인트 구조의 실시예에 있어서, 분기관(2)에는 유통로(1-1)와 연통하는 유로(2-1)가 마련되며, 상기 분기관의 단부에는 테이퍼진 원뿔형의 조인트 헤드(2-2)에 의해 형성된 가압면(2-3)이 마련되어 있다. 이러한 조인트 구조에 있어서, 분기관(2)의 조인트 헤드(2-2)에 형성된 가압면(2-3)은 조인트 본체(1)의 압력 수용면(1-3)과 맞대어 연결되므로, 분기관(2)은 분기관(2)의 선단부에 나사 고정되어 있는 조임 와셔(4)를 매개로 상기 조인트 본체(1)에 캡 너트(3)를 조임으로써 조인트 본체(1)에 연결된다. 조인트 본체(1)의 두 개의 각 단부에는, 분기관의 조인트 구조와 마찬가지로, 상기 유통로(1-1)는 개구부에 외부로 개방되어 압력 수용면(1-5)을 형성하는 원주가 마련되어 있다. 주파이프(5)의 조인트 헤드(5-2)에 형성된 가압면(5-3)은 조인트 본체(1)의 압력 수용면(1-5)과 맞대어 연결되므로, 주파이프(5)는 이 주파이프(5)의 선단부에 나사 고정되어 있는 조임 와셔(4)를 매개로 상기 조인트 본체(1)에 캡 너트(3)를 조임으로써 조인트 본체(1)에 연결된다. 부호 5-1은 주파이프(5)의 유통로를 나타낸다. 여기서, 타원형으로 형성된 상기 분기공(1-2)의 크기는 유압, 유량, 압력 손실, 조인트 본체의 직경 및 두께 등에 따라 적절하게 결정된다.

제4도 및 제5도에 도시된 본 발명의 제2실시예에 따른 고압 유체용 분기관 조인트의 분기관 구조에 있어서, 보스(1-4)에는 전술한 것과 유사한 타원형으로 형성된 분기공이 있고, 이 타원형 분기공은 조인트 본체(1)의 중심에서 △ℓ만큼 편심되어 조인트 본체(1)의 유통로(1-1)와 통한다. 분기공(1-2)에는 외측으로 개방되어 압력 수용면(1-3)을 형성하는 원주면이 있다. 또한, 이러한 조인트 구조에 있어서, 제5도에 도시된 바와 같이, 분기공(1-2)은 조인트 본체(1)의 반경 방향으로 직경이 더 긴 타원형이며, 압력 수용면(1-3)은 전술한 것과 유사하게 통상 원뿔형면으로 구성된 가압면과 연결되도록 통상 원뿔형면으로 되어 있다. 더욱이, 이러한 고압 유체 분기관 조인트에 있어서, 타원형 분기공(1-2)의 크기는 주로 유체의 압력, 유량, 압력 손실, 조인트 본체의 직경 및 두께 등에 따라 적절히 결정된다. 또한 각 분기공의 편심도(△ℓ)는 특별히 한정되는 것이 아니지만, 유통로(1-1)에 있는 분기공(1-2)의 개방단에서 발생하는 응력(P)을 줄이도록, 제5도에 도시된 바와 같이, 상기 조인트 본체(1)의 유통로(1-1) 내벽의 접선이 상기 분기공(1-2)의 내측면의 접선과 정렬되게 결정하는 것이 좋다.

제6도에 도시된 것과 같은 고압 유체용 분기관 조인트의 분기관 조인트 구조에 있어서, 조인트부(8)는 조인트 본체(1)와는 별도의 슬리브 니플(8a)의 단부면을 조인트 본체(1)의 외측 원주와 맞물리게 하여 납땜하고, 조임 와셔(4)와 캡 너트(3)의 내측면 사이에 슬리브 와셔(4a)를 끼워넣음으로써 구성된다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고압 유체 분기관 조인트는 단면이 원형인 조인트 본체에 형성된 분기공이 조인트 본체의 반경 방향으로 직경이 더 긴 타원형으로 형성되도록 하고, 상기 타원형 분기공이 조인트 본체의 유통로의 반경 방향으로 편심되도록 구성된다. 그 결과, 조인트 본체 내로 개방된 조인트 본체 유통로의 개방단에서 발생하는 응력은 감소될 수 있다. 내구성이 우수하고, 균열로 인한 누설이 없으며, 내부압에 인하는 피로에 대한 강도가 커지게 되어, 기능이 신뢰성 있고 안정적이며, 따라서 매우 유용한 고압 유체용 분기관 조인트가 제공된다.

본 발명에 따른 고압 유체용 분기관 조인트는 조인트 본체 내부로 개방된 조이트 본체 유통로의 개방단에서 발생하는 응력이 감소될 수 있고, 내구성이 우수하고, 균열로 인한 누설이 없으며, 내부압에 기인하는 피로에 대한 강도가 커지게 되어, 기능이 신뢰성 있고 안정적이며, 따라서 매우 유용한 고압 유체용 분기관 조인트가 제공된다.

Claims

축방향으로 뻗은 유통로와, 원주 방향 벽부에 형성된 분기공 및 원주면에 형성되어 외측으로 개방된 압력 수용면이 마련된 조인트 본체와; 상기 조인트 본체의 사이 유통로와 연통하는 유로 및 분기관의 단부에 형성되어 가압면을 형성하는 조인트 헤드를 포함하고, 상기 가압면이 상기 조인트 본체의 압력 수용면과 맞대어 맞물리게 함으로써 상기 조인트 본체와 맞물리는 분기관과; 사이 조인트 본체와 일체로 또는 별개로 구성된 조인트부와; 상기 분기관에 미리 조립되고, 상기 분기관이 주파이프와 연결되도록 상기 조인트 헤드의 가압면에 대해 상기 조인트부 쪽으로 조여지는 너트를 포함하며, 상기 조인트 본체의 분기공은 상기 조인트 본체의 반경 방향으로 직경이 더 긴 타원형으로 형성되고, 상기 조인트 본체의 유통로의 중심과 정렬되는 것을 특징으로 하는 고압 유체용 분기관 조인트.
청구항 1에 있어서, 상기 조인트 본체와 일체로 된 상기 조인트부는 보스를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 유체용 분기관 조인트.
청구항 1에 있어서, 상기 조인트 본체와 별도로 구성된 상기 조인트부는 스리브 니플 또는 고리형 조인트 이음쇠를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 유체용 분기관 조인트.
축방향으로 뻗은 유통로와, 원주 방향 벽부에 형성된 분기공 및 원주면에 형성되어 외측으로 개방된 압력 수용면이 마련된 조인트 본체와; 상기 조인트 본체의 상기 유통로와 연통하는 유로 및 분기관의 단부에 형성되어 가압면을 형성하는 조인트 헤드를 포함하고, 상기 가압면이 상기 조인트 본체의 압력 수용면과 맞대어 맞물리게 함으로써 상기 조인트 본체와 맞물리는 분기관과; 상기 조인트 본체와 일체로 또는 별개로 구성된 조인트부와; 상기 분기관에 미리 조립되어, 상기 분기관이 주파이프와 연결되도록 상기 조인트 헤드의 가압면에 대해 상기 조인트부 쪽으로 조여지는 너트를 포함하며, 상기 조인트 본체의 분기공은 상기 조인트 본체의 반경 방향으로 직경이 더 긴 타원형으로 형성되고, 상기 조인트 본체의 유통로의 반경 방향으로 편심되어 있는 것을 특징으로 하는 고압 유체용 분기관 조인트.
청구항 4에 있어서, 상기 분기공의 편심도는 상기 조인트 본체의 유통로의 내측벽의 접선이 상기 분기공의 내측벽의 접선과 정렬되도록 정해지는 것을 특징으로 하는 고압 유체용 분기관 조인트.
청구항4에 있어서, 상기 조인트 본체와 일체로 된 상기 조인트부는 보스를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 유체용 분기관 조인트.
청구항 4에 있어서, 상기 조인트 본체와 별도로 구성된 상기 조인트부는 슬리브 니플 또는 고리형 조인트 이음쇠를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 유체용 분기관 조인트.