KR100334542B1 - 파이프커넥터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 평면 단부 파이프에 부착하기 위한 파이프 커넥터는, 평면 단부 파이프 위로 위치시키기 위한 하우징(2)과, 하우징(2)의 내면에 형성되는 환형 오목부(4)와, 유체를 압력하에서 상기 오목부(4)에 공급하기 위한 주입 수단(10)과, 유체를 압력하에서 상기 오목부(4)에 주입할 때, 상기 오목부(4)에 위치되며 파이프를 그립핑하는 작동 위치로 이동할 수 있는 복수의 활형 부재(14)를 포함하고, 상기 활형 부재(14)를 작동 위치로 이동시킬 때, 밀봉 수단(16)을 지지하는 상기 활형 부재(14)는 파이프와의 밀봉 결합부로 이동되어 하우징(2)과 파이프 사이에 밀착 유체 밀봉을 제공한다.

Description

파이프 커넥터{Pipe connector}

본 발명은 파이프 커넥터, 특히 하나의 파이프를 다른 파이프, 펌프, 밸브 등에 연결할 수 있도록 평면 단부 파이프(plain end pipe)의 단부나 그 인접 부분에 부착하는 커넥터에 관한 것이다.

기술의 배경

관련 너트 및 볼트에 의해 힘이 가해지는 마찰링 또는 경화처리된 그립퍼 (gripper)를 이용하는 평면 단부 파이프용 커넥터가 제공되고 있다. 그러나, 상기 구조물에 있어서, 너트 및 볼트에 의해 가해진 힘은 종종 마찰링 또는 그립퍼에 부분적으로만 전달되며, 그 결과로서, 서로에 대해 종방향으로 이동하려는 파이프의 경향 때문에 연결부의 압력 등급(pressure rating)이 10 내지 20 바아(bars)로 비교적 낮아지게 된다.

파이프 둘레로 규칙적인 간격에 고정 앵커를 제공함으로써 파이프 이동의 문제를 완화시키는 것이 제안되어 있으나, 복잡하고 시간이 많이 소비되며 비용이 많이 든다.

최근에, 파이프에 접촉되는 경화처리된 강(hardened steel)으로 이루어진 톱니형 링 형태의 그립퍼를 가압하기 위해 그리스(grease)와 같은 비압축성 유체를 이용하는 다소 효과적인 커넥터가 도입되었고, 상기 커넥터는 파이프의 외부면과커넥터 사이를 밀봉하기 위한 부가의 밀봉 수단을 포함한다.

예를 들어, 미국특허 제3,582,112호에는 파이프와의 그립핑 결합을 위해 복잡한 외관으로 이루어진 개별 밀봉 링에 의해 가압되는 한쌍의 반원형 그립퍼 형태의 그립핑 수단을 포함하는 파이프 커넥터가 개시되어 있다.

그러나, 이 공지된 구조물은 여러 가지 단점을 가진다. 즉, 그립퍼가 적어도 링 모양이 아니면, 정확힌 원형인 파이프 이외의 다른 모든 파이프 둘레에는 효과적인 그립핑을 제공할 수 없으며, 밀봉 수단은 그립퍼로부터 분리되어, 독립적으로 작용하게 된다.

발명의 개시

원형 파이프 뿐만 아니라 원형이 아닌 파이프에도 효과적으로 부착할 수 있는 파이프 커넥터를 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 평면 단부 파이프에 부착하기 위한 파이프 커넥터가 제공되고, 상기 커넥터는 평면 단부 파이프 위로 위치시키기 위한 하우징과, 하우징의 내면에 형성되어 상기 평면 단부 파이프를 둘러싸는 환형 오목부와, 상기 환형 오목부 둘레로 배치되며 반경방향 내부면 및 외부면을 갖는 적어도 세 개의 활형 부재와, 유체를 압력하에서 공급하기 위한 주입 수단을 포함하고, 상기 활형 부재의 반경방향 내부면에는 그 축방향 말단부에서 밀봉 링이 상기 활형 부재의 반경방향 내부면보다 반경방향으로 안쪽으로 돌출하도록 수용되는 환형 홈이 형성되고, 상기 주입 수단을 통해 유체를 압력하에서 공급할 때, 상기 활형 부재는 그 반경방향 내부면이 파이프를 그립핑하는 동작 위치 내로 상기 파이프를 향해 반경방향으로 안쪽으로 변위되고, 상기 활형 부재의 이동은 상기 환형 홈 내에 전체적으로 수용되는 밀봉 링을 압축하여 상기 파이프와 상기 하우징의 측벽의 밀봉 결합 위치에서 상기 파이프와 하우징 사이에 밀착 유체 밀봉을 제공한다.

복수의 활형 부재와 협동하는 상기 구조에 있어서, 양호한 그립핑 효과는 원형이 아닌 파이프 둘레에서도 달성되며, 각각의 활형 부재는 파이프의 연결 부분의 표면 형상에 따라 서로에 대해 독립적으로 배향된다는 것이 분명해질 것이다.

또한, 활형 부재와 함께 이동될 수 있는 밀봉 수단은 그립퍼 수단에 의해 가해지는 유체 압력의 증가에 따라 증가하는 동적 밀봉 구조를 제공한다.

또한, 상기 활형 부재는 상기 주입 수단으로부터 압력하의 유체를 수용하기 위한 오목한 형상의 표면을 갖는 탄성 밀봉 링에 의해 이동되고, 상기 활형 부재의 내부면은 톱니형이다.

또한, 본 발명에 따르떤, 두 개의 평면 단부 파이프를 함께 연결하기 위해 상술된 커넥터를 두 개 포함하는 파이프 커넥터가 제공되고, 상기 커넥터들의 하우징은 일체로 형성된다.

본 발명의 파이프 커넥터의 또다른 구조에 있어서, 하우징에 일체로 형성되며 그 하우징으로부터 반경방향 외측으로 돌출하는 환형 플랜지를 부가로 포함한다.

양호한 실시예의 상세한 설명

제 1 도와 제 2 도를 참조하면, 상이한 외경으로 이루어진 두 개의 평면 단부파이프를 연결하기 위한 본 발명에 따른 제 1 커넥터가 도시되어 있다.

특히, 상기 커넥터는 파이프 그립핑 장치가 그 각각의 단부에 장치되는 일반적으로 절두 원추형(truncated conical shape)으로 이루어진 중공의 금속 하우징 (2)을 포함하고, 파이프 각각에 대해 단지 하나의 파이프 그립핑 장치만이 상세하게 설명되며, 나머지는 동일한 방식으로 정확하게 작동한다.

환형 오목부(4)는 하우징(2)의 단부에 인접한 내부면에 형성되며, 상기 오목부 내에는 탄성 재료로 이루어진 링(6)이 위치된다. 링(6)의 외부면은 일반적으로 오목한 외관을 가지며, 링(6)의 내부면의 직경은 하우징의 내경보다 작고, 링(6)의 폭은 오목부(4)의 폭보다 약간 크다. 환형 공간(8)은 링(6)의 외부면과 오목부(4)의 베이스 사이에서 오목부(4) 내부에 한정되며, 그리스 주입구(10)는 상기 공간(13) 내로 삽입되고, 릴리프 블리드 나사 구멍(12)은 상기 공간(8)에 삽입된 상기 그리스 주입구(10)로부터 원주방향으로 이격되어 있다.

탄성 링(6)의 내부면에는 경화처리된 강으로 이루어진 복수의 활형 부재(14)가 접착되고, 상기 활형 부재의 내부면은 톱니형으로 이루어지며 커넥터를 사용하지 않을 때는 실질적으로 하우징(2)의 내부면과 동일한 높이로 위치된다.

제 2 도에 도시된 바와 같이, 활형 부재(14)는 도시된 커넥터의 각각의 단부에 16개가 위치되며, 인접하는 활형 부재(14)들이 서로 맞닿기 전에 오목부(4)에서 어느 정도의 반경방향 내측으로의 이동을 허용하도록 서로 원주방향으로 이격되어 있다.

각각의 활형 부재(14)에는 하우징(2)의 가장 안쪽의 에지에 인접하여 내측으로 배열되는 홈이 형성되고, 상기 홈 내에는 연속된 0-링(16)이 위치되며, 상기 0-링은 활형 부재(14)의 톱니형 내부면의 반경방향 내측으로 상기 홈으로부터 돌출된다.

설명한 커넥터는 다음과 같이 작동한다. 하우징(2)은 그 중공 구멍에 억지끼워맞춤되는 관련 파이프의 평면 단부 위로 슬라이드되며, 상기 파이프의 단부는 파이프에 대한 하우징의 작동 위치를 결정하도록 하우징(2)의 내부로 형성되는 견부(18; shoulder)에 맞닿는다. 도면들에 도시된 상기 경우의 커넥터에 있어서, 활형 부재(14)의 톱니형 내부면은 파이프의 표면과 접촉하지 않고, 인접하는 활형 부재들도 서로 접촉하지 않으며, 0-링(16)은 파이프의 표면 위로 슬라이드된다.

릴리프 구멍(12)이 개방된 상태에서, 내부의 모든 공기가 구멍(12)을 통해 배출될 때까지 그리스 주입구(10)를 통해 공간(8) 내로 그리스가 주입된다. 그후, 구멍(12)은 제위치에 체결되는 관련 블리드 나사에 의해 폐쇄된다.

또한, 그리스는 가압하에서 폐쇄 상태의 공간(8)에 주입되고, 그 결과로서, 오목부(4)의 벽들에 밀봉결합되며, 상기 오목부(4)의 반경방향 내측으로 균일하게 가압되어 활형 부재(14)를 지지하는 탄성 링(5)의 오목한 외부면상에 작용한다. 그러므로, 활형 부재(14)의 톱니형 내부면의 치형부는 파이프의 외부면에 확실히 결합하여 끼워넣어지며, 0-링(16)은 파이프와의 고압 동적 밀봉(high pressure dynamic seal)을 제공하기 위해 상기 파이프의 외부면과의 결합 위치에서 활형 부재(14)에 의해 동시에 가압된다.

인접하는 활형 부재(14)들 사이의 공간은 파이프의 소망 그립핑을 얻기 위해 인접하는 활형 부재(14)들간의 간섭 없이 필요한 정도로 활형 부재(14)들의 반경방향 내측으로의 이동이 달성되도록 선택된다.

제 1 도와 제 2 도의 실시예에 있어서, 상기에서 언급한 파이프를 보다 큰 직경으로 이루어진 부가의 평면 단부 파이프의 단부를 하우징(2)의 견부(20)에 맞닿도록 하우징(2)의 다른 단부 내로 슬라이딩시키고 상술된 과정을 반복함으로써 달성된다.

그러므로, 두 파이프는, 각각이 공통 하우징(2) 내부에서의 관련 그릴핑 배열에 의해 확실하게 그립핑된다는 점에서, 서로 견고하게 연결된다.

종래의 장치에 비해 상술한 커넥터는 다수의 장점을 갖는다.

개별 활형 부재(14)의 독립적인 작동에 의해, 타원형 등으로 형성된 파이프를 수용하도록 활형 부재(14)가 파이프의 외부면에 정렬될 수 있다는 점에서, 원형 이외의 파이프를 견고하게 그립핑할 수 있다.

그리스는 7,000psi 정도의 압력으로 주입될 수 있으며, 파이프 속으로 삽입되는 치형부를 갖는 경화처리된 활형 부재(14)에 의해 링을 확실히 원주방향으로 그립핑하도록 링(6) 주위에서 균일하게 작용하여, 파이프는 상술한 것보다 높은 내부 유체 압력, 일반적으로 55 바아 정도의 유체 압력에 견딜 수 있다.

평면 단부 파이프의 연결은 용접이나 볼트 및 너트를 사용하지 않고 달성될 수 있으며, 이것은 단지 그리스와 같은 적절한 고압 유체를 사용하는 것으로 충분하다.

파이프 내부에서의 누출은 0-링(16)에 의해 방지되며, 상기 0-링은 커넥터를 구성하는 일부분이고 활형 부재(14)와 동시에 이동되므로, 동적인 특성을 갖는 밀봉이 달성된다. 상기 활형 부재(14)로부터 링(16)이 약간 돌출하기 때문에, 상기 링(16)의 밀봉 작용은 항상 활형 부재(14)의 그립핑 작용보다 약간 우선한다.

커넥터는 금속, 폴리에틸렌 등으로 이루어진 대다수의 파이프와의 결합에 사용될 수 있으며, 새김자국이 나거나, 움푹 패이거나, 부식된 파이프 등에도 사용될 수 있다.

커넥터는 한정된 공간에서 신속하게 관련 파이프에 부착될 수 있으며, 유지, 보수 및 설치에 대한 비용을 절감할 수 있다.

커넥터 내에 합체되는 활형 부재(14)의 개수는 파이프의 크기에 의해 결정되며, 일반적으로 직경이 50mm인 파이프에 대해서는 3개가 합체되는 것으로부터 직경이 300mm인 파이프에 대해서는 16개가 합체되는 것에 이르기까지 다양하다.

제 3 도 및 제 4 도는 동일 직경으로 이루어진 두 개의 평면 단부 파이프를 연결하기에 적합한 커넥터를 도시하며, 제 1 도 및 제 2 도의 실시예의 구성요소와 동일한 구성요소에는 동일한 도면부호가 사용된다.

제 5 도 및 제 6 도는 상술된 방식으로 파이프의 평면 단부에 부착하기 위한 커넥터를 도시하며, 하우징(2)에는 관통하는 볼트 구멍(24)이 있는 환형 플랜지 (22)가 합체 또는 용접되고, 다른 평면 단부 파이프일 수 있는 밸브, 펌프 등의 관련 장치가 고정되는 유사한 플랜지형 커넥터를 상기 커넥터에 볼트결합할 수 있다. 제 1 도 및 제 2 도의 실시예의 구성요소에 대응하는 제 5 도 및 제 6 도의 실시예의 구성요소에는 동일한 도면부호가 사용된다.

제 7 도는 제 3 도의 파이프 커플링의 변형을 도시하며, 제 3 도의 실시예의구성요소에 대응하는 제 7 도의 실시예의 구성요소에는 동일한 도면부호가 사용된다. 그러나, 제 3 도에서, 환형 공간(8)은 활형 부재(14)의 반경방향 외측으로 위치되고, 상기 공간으로의 고압 그리스의 적용은 밀봉 링(6)을 통해 황형 부재(14) 상에 직접적으로 작용한다.

제 7 도에 있어서, 환형 공간(8)은 활형 부재(14)의 일측부에서 반경방향 외측으로 위치된다. 그리스의 압력은 결합부를 축방향으로 이동시키며 경사부가 형성된 링(100)을 지지하여 축방향으로 이동시키는 밀봉 링(6)상에 작용한다. 조립 목적상, 상기 링(100)은 복수개로 제조된다. 활형 부재(14)는 상기 링(100)의 경사부와 협동하는 외측을 향하는 경사면을 가지므로, 상기 링(100)의 축방향 이동은 활형 부재(14)의 반경방향 내측으로의 이동으로 전환된다.

이러한 실시예에 있어서, 그립퍼의 활형 부재(14)의 반경방향 외부면은 링 (100)의 경사면에 맞물리게 되어, 상기 밀봉 링(6)의 축방향 이동은 활형 부재(14)의 반경방향 내측으로의 이동으로 전환된다.

제 1 도는 제 2 도의 I -I선을 따라 취해진 종단면도.

제 2 도는 본 발명에 따른 제 1 파이프 커넥터를 부분적으로 절단하여 도시한 단면도.

제 3 도는 제 4 도의 III-III선을 따라 취해진 종단면도.

제 4 도는 본 발명에 따른 제 2 파이프 커넥터를 도시한 도면.

제 5 도는 제 6 도의 V-V선을 따라 취해진 종단면도.

제 6 도는 본 발명에 따른 제 3 파이프 커넥터를 도시한 도면.

Claims (5)

1. 평면 단부 파이프 위로 위치시키기 위한 하우징(2)과,

   하우징(2)의 내면에 형성되어 상기 평면 단부 파이프를 둘러싸는 환형 오목부(4)와,

   상기 환형 오목부(4) 둘레로 배치되며 반경방향 내부면 및 외부면을 갖는 적어도 세 개의 활형 부재(14)와,

   유체를 압력하에서 공급하기 위한 주입 수단(10)을 포함하는 파이프 커넥터에 있어서,

   상기 활형 부재(14)의 반경방향 내부면에는 그 축방향 말단부에서 밀봉 링(16)이 상기 활형 부재(14)의 반경방향 내부면보다 반경방향으로 안쪽으로 돌출하도록 수용되는 환형 홈이 형성되고,

   상기 주입 수단(10)을 통해 유체를 압력하에서 공급할 때, 상기 활형 부재(14)는 그 반경방향 내부면이 파이프를 그립핑하는 동작 위치 내로 상기 파이프를 향해 반경방향으로 안쪽으로 변위되고,

   상기 활형 부재(14)의 이동은 상기 환형 홈 내에 전체적으로 수용되는 밀봉 링(16)을 압축하여 상기 파이프와 상기 하우징(2)의 측벽의 밀봉 결합 위치에서 상기 파이프와 하우징(2) 사이에 밀착 유체 밀봉을 제공하는 것을 특징으로 하는 파이프 커넥터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 활형 부재(14)는 상기 주입 수단(10)으로부터 압력하의 유체를 수용하기 위한 오목한 형상의 표면을 갖는 탄성 밀봉 링(6)에 의해 이동되는 것을 특징으로 하는 파이프 커넥터.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 활형 부재(14)의 내부면은 톱니형인 것을 특징으로 하는 파이프 커넥터.
4. 두 개의 평면 단부 파이프를 함께 연결하기 위해 제 1 항에 기재된 커넥터를 두 개 포함하는 파이프 커넥터에 있어서,

   상기 커넥터들의 하우징(2)은 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 파이프 커넥터.
5. 제 1 항에 있어서,

   하우징(2)에 일체로 형성되며 그 하우징(2)으로부터 반경방향 외측으로 돌출하는 환형 플랜지(22)를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 커넥터.