KR102098328B1 - 파이프 연결용 커플링 어셈블리 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파이프 연결용 커플링 어셈블리 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 체결 부재를 이용해서 커플러를 가조립한 상태에서 설치가 가능하며, 체결 과정에서 변형되지 않으므로 체결 후에도 안정적인 고정이 가능한 파이프 연결용 커플링 어셈블리 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명에 따른 커플링 어셈블리는 축 방향을 따라 연속 배치되는 파이프를 연결하기 위해 둘 이상의 커플러가 대향 배치되고, 복수의 상기 커플러에 체결 부재가 가조립된 상태에서 상기 파이프를 연결하는 커플링 어셈블리에 있어서, 상기 커플러에는 상기 파이프에 형성된 체결홈에 삽입되되, 상기 체결홈의 외경에 대응되는 크기의 내경을 갖는 걸림부가 형성되고, 상기 걸림부의 양측에는 가조립된 상기 커플러의 사이로 상기 파이프의 외주면이 관통 가능하도록 상기 걸림부와 상기 파이프의 간섭을 방지하는 간섭 방지홈이 형성된다.

Description

파이프 연결용 커플링 어셈블리 및 이의 제조 방법{Coupling assembly for connecting pipes and manufacturing method of the same}

본 발명은 파이프 연결용 커플링 어셈블리 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 체결 부재를 이용해서 커플러를 가조립한 상태에서 설치가 가능하며, 체결 과정에서 변형되지 않으므로 체결 후에도 안정적인 고정이 가능한 파이프 연결용 커플링 어셈블리 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 축 방향을 따라 연속 배치되는 파이프를 연결하기 위해 파이프와 파이프를 커플링을 이용해서 연결하게 된다.

이러한 커플링은 파이프의 둘레 방향을 따라 배치되어 상호 연결 가능한 복수의 세그먼트를 포함하고, 이러한 세그먼트를 파이프 끝단에 배치한 상태에서 별도의 체결 부재를 이용해서 복수의 세그먼트를 상호 체결함으로써 연속하는 파이프를 연결하게 된다.

이때, 파이프의 양단에는 둘레 방향을 따라 체결홈이 형성되고, 커플링의 일부는 이러한 체결홈에 삽입된 상태로 체결된다. 이는 파이프 내부 유체의 압력에 의해 상호 연속하는 파이프 사이의 간격이 벌어지는 방향으로 힘이 인가될 때에도 파이프가 벌어지지 않도록 커플링을 통해 지지하도록 하기 위함이다.

종래의 커플링의 경우 세그먼트에는 이러한 체결홈에 삽입되는 아치형 표면이 형성되는데, 파이프의 외주면 일부가 함몰되는 형상으로 체결홈이 형성되고, 이때, 세그먼트의 아치형 표면이 이러한 체결홈에 안착되도록 배치한 상태에서 세그먼트를 체결하게 된다. 세그먼트가 안정적으로 고정되도록 아치형 표면의 곡률 반경은 체결홈의 외주면 반경과 동일하게 형성된다.

다만, 파이프의 외주면 반경이 체결홈의 외주면 반경보다 크게 형성되는 구조적인 특징으로 인해 각각의 세그먼트를 체결홈 상부에 배치한 상태에서 파이프의 반경 방향으로 하향 이동시키는 방식으로 세그먼트의 아치형 표면을 체결홈에 안착시킨 후 체결 부재를 이용해서 이러한 세그먼트를 상호 체결하게 되는데, 이와 같은 방식으로 세그먼트를 배치 및 체결하는 경우 복수의 세그먼트 배치 상태를 유지한 상태에서 체결 부재로 세그먼트를 체결해야 하므로 작업자가 혼자서 작업하기는 것이 어렵게 되고, 이로 인해 작업 능률이 저하되는 문제가 있었다.

이를 개선하기 위해 특허문헌 1에는 세그먼트의 아치형 표면의 곡률 반경을 파이프의 외주면 반경보다 크게 형성해서 작업성을 향상시킬 수 있는 구성이 기재되어 있다. 즉, 세그먼트의 아치형 표면의 곡률 반경이 파이프의 외주면 반경보다 크게 형성되므로 이러한 세그먼트를 체결 부재로 가조립한 상태에서 파이프의 축 방향으로 이동시킬 수 있고, 이를 통해 가조립된 세그먼트는 파이프의 외주면을 지나서 체결홈이 형성된 위치까지 이동할 수 있게 된다.

다만, 전술한 바와 같이, 체결홈의 외주면 반경은 파이프의 외주면 반경보다 작게 형성되므로 이러한 세그먼트의 아치형 표면을 체결홈의 외주면에 안착시키기 위해서 특허문헌 1에서는 이러한 아치형 표면의 곡률 반경이 체결홈의 외주면 반경과 일치하도록 체결 부재가 조여질 때 변형 가능한 세그먼트를 기재하고 있다.

시공 현장에서 적용되고 있는 커플링은 주철 재질로 형성되는 것이 일반적이다. 커플링의 복잡한 형상을 구현하는 것과 제조 원가를 동시에 고려해서 주철을 이용한 주물 가공을 통해 생산하게 된다.

그러나 주철 재질의 세그먼트를 특허문헌 1과 같은 구조로 형성한 상태에서 체결하게 되면 탄소 함유량이 높은 주철 재질의 특성으로 인해 변형 과정에서 세그먼트가 깨지면서 파손되는 문제가 있으므로 실제 현장에서 적용할 수 없는 한계가 있다.

따라서 상기한 문제에 대한 해결이 시급한 실정이다.

한국공개특허공보 제10-2007-0012723호 (2007.01.26 공개)

본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 체결 부재를 이용해서 커플러를 가조립한 상태에서 설치가 가능하며, 체결 과정에서 변형되지 않으므로 체결 후에도 안정적인 고정이 가능한 파이프 연결용 커플링 어셈블리 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 커플링 어셈블리는 축 방향을 따라 연속 배치되는 파이프를 연결하기 위해 둘 이상의 커플러가 대향 배치되고, 복수의 상기 커플러에 체결 부재가 가조립된 상태에서 상기 파이프를 연결하는 커플링 어셈블리에 있어서, 상기 커플러에는 상기 파이프에 형성된 체결홈에 삽입되되, 상기 체결홈의 외경에 대응되는 크기의 내경을 갖는 걸림부가 형성되고, 상기 걸림부의 양측에는 가조립된 상기 커플러의 사이로 상기 파이프의 외주면이 관통 가능하도록 상기 걸림부와 상기 파이프의 간섭을 방지하는 간섭 방지홈이 형성된다.

이때, 상기 걸림부에는 상기 체결홈의 외주면에 대향되는 아치면이 형성되고, 상기 간섭 방지홈에는 상기 아치면에서 반경 방향 외측으로 연장 형성되는 제1 연장면이 형성될 수 있다.

이때, 상기 간섭 방지홈에는 상기 제1 연장면에서 하향 연장 형성되되, 상기 아치면과 동심원 상에 배치되는 곡률을 갖는 제2 연장면이 형성될 수 있다.

이때, 상기 아치면과 상기 제1 연장면이 맞닿는 위치는 상기 커플러의 바닥면을 기준으로 0° 초과 및 24° 이하의 범위에서 형성될 수 있다.

이때, 상기 아치면과 상기 제1 연장면이 맞닿는 위치는 상기 커플러의 바닥면을 기준으로 12° 이상 및 20° 이하의 범위에서 형성될 수 있다.

이때, 상기 파이프와 상기 커플러의 사이에는 유체 누설을 방지하는 고무링이 구비되고, 상기 커플러의 내부에는 상기 고무링을 지지 고정하는 지지면이 형성되며, 상기 지지면의 양단에는 반경 방향 외측으로 연장 형성되는 변형 허용홈이 형성될 수 있다.

이때, 상기 커플러의 외주면 양단에는 반경 방향 외측으로 연장 형성되는 보강부가 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 커플링 어셈블리를 제조하는 방법은, 축 방향을 따라 연속 배치되는 파이프를 연결하기 위해 둘 이상의 커플러가 대향 배치되고, 복수의 상기 커플러에 체결 부재가 가조립된 상태에서 상기 파이프를 연결하는 커플링 어셈블리를 제조하는 방법에 있어서, 상기 파이프에 형성된 체결홈의 외경과 대응되는 크기의 내경을 갖는 걸림부를 상기 커플러에 형성하는 단계, 및 상기 걸림부의 양측에 가조립된 상기 커플러의 사이로 상기 파이프의 외주면이 관통 가능하도록 상기 걸림부와 상기 파이프의 간섭을 방지하는 간섭 방지홈을 형성하는 단계를 포함한다.

이때, 상기 간섭 방지홈을 형성하는 단계는, 상기 걸림부에 형성된 아치면에서 반경 방향 외측으로 연장 형성되는 제1 연장면을 형성하는 단계와, 상기 제1 연장면에서 하향 연장 형성되되, 상기 아치면과 동심원 상에 배치되는 곡률을 갖는 제2 연장면을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

이때, 상기 제1 연장면을 형성하는 단계는, 상기 아치면과 상기 제1 연장면이 맞닿는 위치가 상기 커플러의 바닥면을 기준으로 0° 초과 및 24° 이하의 범위에서 형성되도록 상기 제1 연장면을 형성하는 단계일 수 있다.

상기한 구성을 갖는 본 발명의 파이프 연결용 커플링 어셈블리 및 이의 제조 방법에 의하면 둘 이상의 커플러를 체결 부재로 가조립한 상태에서 파이프에 설치가 가능하므로 작업성이 향상되는 이점이 있다.

또한, 커플러의 체결 과정에서 커플러가 변형되지 않아도 파이프에 형성된 체결홈에 안착되도록 구성되므로 체결 후 안정적인 고정이 가능하고, 현장 적용을 위한 요구 수압을 충분히 만족할 수 있는 이점도 있다.

아울러 간단한 방법으로 커플링 어셈블리를 제조할 수 있으므로 제작성이 향상되는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 커플링 어셈블리가 체결된 상태를 도시한 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 커플링 어셈블리가 체결된 상태를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 커플링 어셈블리의 간섭 방지홈을 확대 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 커플링 어셈블리가 체결되기 전의 상태를 도시한 정면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 커플링 어셈블리의 제1 연장면 형성 위치에 따른 허용 수압의 상관 관계를 도시한 성능 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 커플링 어셈블리를 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 커플링 어셈블리가 체결된 상태를 도시한 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 커플링 어셈블리가 체결된 상태를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 커플링 어셈블리의 간섭 방지홈을 확대 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 커플링 어셈블리가 체결되기 전의 상태를 도시한 정면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 커플링 어셈블리의 제1 연장면 형성 위치에 따른 허용 수압의 상관 관계를 도시한 성능 그래프이며, 도 6은 본 발명에 따른 커플링 어셈블리를 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 커플링 어셈블리는 축 방향을 따라 연속 배치되는 파이프(10)를 연결하기 위해 둘 이상의 커플러(100)가 대향 배치되고, 복수의 커플러(100)에 체결 부재(20)가 가조립된 상태에서 파이프(10)를 연결할 수 있도록 구성된다.

이때, 커플러(100)에는 파이프(10)에 형성된 체결홈(11)에 삽입되는 걸림부(110)가 형성되되, 이러한 걸림부(110)의 내경은 체결홈(11)의 외경에 대응되는 크기로 형성된다.

즉, 파이프(10)의 중심에서 파이프(10)의 외주면(10a)까지의 거리가 ro이고, 파이프(10)의 중심에서 체결홈(11)의 외주면(11a)까지의 거리가 rg일 때, 걸림부(110)가 체결홈(11)의 외주면(11a)에 밀착할 수 있도록 걸림부(110)의 내경은 체결홈(11)의 외경에 대응되는 크기로 형성되는 것이다. 이때, 걸림부(110)의 내경은 체결홈(11)의 외경보다 다소 크게 형성될 수도 있다. 이는 걸림부(110)가 체결홈(11)보다 반경 방향 외측에서 밀착하기 때문이다. 걸림부(110)의 내경과 체결홈(11)의 외경의 크기 차이는 걸림부(110)가 체결홈(11)의 외주면(11a)에 밀착할 수 있을 정도만 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성할 경우 걸림부(110)가 체결홈(11)의 외주면(11a)에 밀착하게 됨으로써 구조적인 안정성이 확보될 수 있다.

다만, 걸림부(110)가 체결홈(11)의 외주면(11a)에 밀착하도록 구성할 경우 구조적 안정성은 확보할 수 있으나, 이로 인해 복수의 커플러(100)가 체결 부재(20)에 의해 가조립된 상태에서 축 방향을 따라 파이프(10)의 외주면(10a)에 삽입할 경우 걸림부(110)가 파이프(10)의 외주면(10a)에 걸리면서 가조립된 복수의 커플러(100)가 삽입이 되지 않는 문제가 발생할 수 있다.

따라서 이러한 문제를 해결하고자 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 걸림부(110)의 양측에는 간섭 방지홈(112)이 형성된다. 이러한 간섭 방지홈(112)은 가조립된 커플러(100)의 사이로 파이프(10)의 외주면(10a)이 관통 가능하도록 간격을 형성하게 된다.

즉, 걸림부(110)가 체결홈(11)의 외주면(11a)에 밀착하게 됨으로써 구조적인 안정성이 확보될 뿐만 아니라 걸림부(110)의 양측에 간섭 방지홈(112)이 형성됨으로써 커플러(100)가 가조립된 상태로 파이프(10)를 축 방향으로 관통하면서 설치할 수 있으므로 작업성이 향상될 수 있다.

이러한 커플러(100)에는 일측 파이프(10)에 형성된 체결홈(11)에 삽입되는 일측 걸림부(110)와, 타측 파이프(10)에 형성된 체결홈(11)에 삽입되는 타측 걸림부(110)가 형성되며, 이러한 일측 걸림부(110)와 타측 걸림부(110)를 연결하는 몸체부(120)가 형성된다. 또한, 이러한 몸체부(120)와 걸림부(110)를 통해 형성되는 공간의 내부에는 파이프(10) 내부를 흐르는 유체가 누설되는 것을 방지하도록 탄성을 갖는 고무링(미도시)이 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 이러한 커플러(100)에는 체결 부재(20)가 관통하는 체결부(130)가 형성되며, 상호 대향하는 커플러(100)에 형성된 체결부(130)를 체결 부재(20)로 동시에 관통한 후 체결하게 된다. 이와 같이 커플러(100)가 정위치에 배치되면 체결 부재(20)를 이용해서 체결하기 전에 작업자는 상호 대향 배치된 커플러(100)를 파이프(10)의 반경 방향 내측으로 평행 이동시켜서 체결부(130)에 형성된 바닥면(131)이 상호 맞닿게 하는 방식으로 커플러(100)가 정상적으로 체결되는지 여부를 확인하게 된다. 이때, 커플러(100)는 별도의 변형이 없어도 체결부(130)에 형성된 바닥면(131)이 상호 맞닿을 수 있게 형성된다.

연속 배치되는 파이프(10)와 가조립된 커플러(100)가 정위치에 설치되면 이후 체결 부재(20)를 이용해서 체결력을 인가하게 된다. 이와 같이 체결력이 인가되면 상호 대향 배치된 커플러(100)가 파이프(10)의 반경 방향 내측으로 평행 이동하게 되고, 커플러(100)에 형성된 체결부(130)가 맞닿게 되면 커플러(100)는 더 이상 이동하지 않게 되며, 이러한 상태에서 체결 부재(20)에는 일정 수준의 체결 토크가 인가되게 된다. 이때, 걸림부(110)가 체결홈(11)의 외주면(11a)에 밀착할 수 있을 정도로 걸림부(110)의 내경이 체결홈(11)의 외경보다 다소 크게 형성되므로 커플러(100)에 형성된 체결부(130)가 맞닿는 과정에서 커플러(100)에 변형은 발생하지 않게 된다.

아울러 전술한 바와 같이, 커플러(100)가 파이프(10)의 반경 방향 내측으로 평행 이동하게 되면 커플러(100)에 형성된 걸림부(110)는 체결홈(11)에 삽입되고, 이후 파이프(10) 내부의 유체 압력에 의해 파이프(10)가 축 방향으로 벌어지지 않도록 지지하게 된다.

이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 걸림부(110)에는 체결홈(11)의 외주면(11a)에 대향되는 아치면(111)이 형성되고, 전술한 간섭 방지홈(112)에는 아치면(111)에서 반경 방향 외측으로 연장 형성되는 제1 연장면(112a)이 형성될 수 있다.

즉, 이러한 제1 연장면(112a)이 아치면(111)에서 반경 방향 외측으로 연장되므로 걸림부(110)와 파이프(10)의 외주면(10a) 사이에 간격을 확보하는 것이 용이하게 된다.

또한, 간섭 방지홈(112)에는 제1 연장면(112a)에서 하향 연장 형성되되, 아치면(111)과 동심원 상에 배치되는 곡률을 갖는 제2 연장면(112b)이 형성될 수 있다.

즉, 제1 연장면(112a)이 반경 방향 외측으로 연장 형성된 상태에서 제2 연장면(112b)이 이러한 제1 연장면(112a)에서 추가로 연장 형성되는 것이며, 제1 연장면(112a)과 제2 연장면(112b)이 형성된 부분만큼 걸림부(110)와 파이프(10)의 외주면(10a) 사이에 간격이 확보되는 것이다.

이때, 제2 연장면(112b)은 도 3에 도시된 바와 같이, 아치면(111)과 동심원 상에 배치되는 곡률을 갖도록 형성된다. 이와 같이 제2 연장면(112b)이 아치면(111)과 동심원 상에 배치되는 곡률을 갖도록 형성되면 제2 연장면(112b)은 파이프(10)에 형성된 체결홈(11)의 외주면(11a) 및 파이프(10)의 외주면(10a)과 동심원 상에 배치될 수 있게 되며, 제2 연장면(112b)이 파이프(10)의 외주면(10a) 보다 반경 방향 외측에 위치하게 되면 파이프(10)의 외주면(10a)과 제2 연장면(112b)의 배치 상태를 통해 체결홈(11)의 외주면(11a)에 걸림부(110)가 안정적으로 밀착되었는지 여부를 작업자가 육안으로 쉽게 확인할 수 있게 된다.

아울러 제1 연장면(112a)은 제2 연장면(112b)이 파이프(10)의 외주면(10a) 보다 반경 방향 외측에 위치할 수 있는 길이로 형성되는 것이 바람직하다.

다만, 제1 연장면(112a)이 형성되는 부분은 걸림부(110)의 아치면(111)과 체결홈(11)의 외주면(11a)이 상호 이격되므로 이러한 부분에서는 걸림부(110)가 파이프(10)를 지지할 수 없게 된다. 이는 제1 연장면(112a)이 형성됨으로 인해 커플러(100)가 지지할 수 있는 수압이 감소하게 되는 것을 의미한다. 따라서 이러한 제1 연장면(112a)은 커플러(100) 체결 이후 허용 수압을 만족할 수 있는 범위 내에서 형성되는 것이 바람직하다. 제1 연장면(112a)의 형성 위치는 커플러(100)의 가조립 상태에서 파이프(10)에 설치할 때 이러한 커플러(100)를 파이프(10)에 축 방향으로 용이하게 삽입할 수 있는지를 결정할 뿐만 아니라 파이프(10) 내부 유체의 압력에 의해 상호 연속하는 파이프(10) 사이의 간격이 벌어지는 방향으로 힘이 인가될 때 이를 효과적으로 지지할 수 있는지를 결정하기 때문에 이러한 제1 연장면(112a)의 형성 위치는 신중하게 결정할 필요가 있다.

제1 연장면(112a)의 형성 위치, 즉, 커플러(100)의 바닥면(131)을 기준으로 아치면(111)과 제1 연장면(112a)이 맞닿는 위치까지 형성되는 각도를 α로 정의할 때, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 연장면(112a)이 낮은 각도에 형성될수록 허용 수압이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 제1 연장면(112a)의 형성 위치와 허용 수압은 반비례의 관계에 있게 된다.

또한, 제1 연장면(112a)의 형성 각도가 커질수록 허용 수압이 감소하게 되며, 이러한 각도가 24°를 초과하게 되면 허용 수압이 급격하게 감소하게 되므로 이러한 각도는 24° 이하로 형성되는 것이 바람직하다.

아울러 일반적으로 파이프(10) 연결용 커플러(100)와 관련된 대표적인 기준으로는 미국의 UL(Underwriters Laboratories) 기준을 들 수 있으며, 이러한 UL 기준에 따르면 파이프(10) 연결용 커플러(100)의 경우 사용 수압의 5배에 해당하는 수압을 견뎌야 하는 것으로 규정하고 있다.

즉, 건물에서 사용되는 사용 수압은 21bar 정도가 일반적이므로, UL 기준에 따를 때 최소 105bar의 수압을 견뎌야 한다.

이에 따라 제1 연장면(112a)의 형성 각도를 변경하면서 커플러(100)의 허용 수압을 확인해 보면 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 연장면(112a)의 형성 각도가 20°를 넘어가는 경우 커플러(100)의 허용 수압이 미국의 UL 기준을 만족하지 않게 되므로 제1 연장면(112a)은 α가 20° 이하인 위치에서 형성되는 것이 더욱 바람직하다.

이때, 제1 연장면(112a)이 낮은 각도에서 형성될수록 허용 수압은 증가하게 되나, 제1 연장면(112a)이 낮은 각도에서 형성될수록 커플러(100)가 가조립된 상태에서 파이프(10)에 설치하는 것이 어려워지게 된다. 따라서 제1 연장면(112a)은 커플러(100)가 가조립된 상태에서 파이프(10)에 설치될 수 있는 최소한의 위치 또는 적어도 이러한 위치보다 높은 위치에 형성될 필요가 있다.

이러한 α의 최소값을 도출하기 위한 과정은 다음과 같다.

먼저, 커플러(100)를 파이프(10)의 외주면(10a) 상부에서 하향 이동시키면 걸림부(110)의 아치면(111) 곡률 반경이 파이프(10)의 외주면(10a)의 곡률 반경(ro)보다 작게 형성됨으로 인해 걸림부(110)가 파이프(10)의 외주면(10a) 일 부분만 감싼 상태로 더 이상 하향 이동하지 못하고, 이러한 위치에서 커플러(100)의 높이가 고정된다.

즉, 이와 같이 커플러(100)의 높이가 고정된 상태에서 이러한 커플러(100)의 양단보다 연직 하방에 위치하는 파이프(10)의 다른 부분은 파이프(10)의 외주면(10a)의 곡률 반경(ro)이 더 크기 때문에 커플러(100)의 내부로 삽입되지 못하는 부분을 의미하게 된다.

따라서 이와 같이 커플러(100)의 내부로 삽입되지 못하는 파이프(10)의 다른 부분이 커플러(100)의 내부로 삽입될 수 있도록 간섭 방지홈(112)을 형성할 필요가 있게 되며, 파이프(10)의 중심에서 높이가 고정된 커플러(100)의 일단까지 연장한 선과 파이프(10)의 중심을 관통하는 수평선이 이루는 각도가 α의 최소값이 되며, 이와 같은 과정을 통해 도출된 α의 최소값은 12°이다.

결국 α의 형성 각도는 12° ~ 20° 사이의 범위에서 형성되는 것이 바람직하다.

이때, 파이프(10)와 커플러(100)의 사이에는 유체 누설을 방지하는 고무링이 구비되고, 커플러(100)의 내부에는 이러한 고무링을 지지 고정하는 지지면(121)이 형성된다.

즉, 파이프(10)와 커플러(100) 사이에 고무링을 배치한 상태에서 체결 부재(20)를 이용해서 커플러(100)를 조립하게 되면 고무링이 커플러(100)에 의해 눌리면서 파이프(10)의 외주면(10a)을 가압하게 된다. 이와 같이 고무링이 눌리면서 유체 누설을 방지하게 되는데, 고무링이 설계 사양에 맞게 적절하게 가압되면서 탄성 변형되면 유체의 누설이 효과적으로 방지되나, 만일 고무링이 가압되는 과정에서 설계 사양을 넘어서는 가압력으로 인해 고무링에 변형이 발생하게 되면 이러한 과도한 변형으로 인해 고무링과 파이프(10)가 맞닿는 부분에서 유체가 누설되는 문제가 있을 수 있다.

따라서 고무링이 커플러(100)에 의해 눌리는 과정에서 설계 사양을 넘어서는 가압력으로 인해 고무링에 변형이 발생하는 경우에 이러한 고무링이 커플러(100)에 의해 눌리더라도 더 이상 파이프(10)의 외주면(10a)을 가압하지 않도록 지지면(121)의 양단에서 반경 방향 외측으로 연장 형성되는 변형 허용홈(122)이 형성된다.

즉, 설계 사양에 맞는 가압력이 고무링이 인가되면 이러한 고무링이 탄성 변형되면서 파이프(10)의 외주면(10a)을 가압하게 되나, 만일 설계 사양을 넘어서는 가압력이 고무링에 인가되는 경우에는 고무링이 변형 허용홈(122)을 따라 반경 방향 외측으로 변형되면서 더 이상 파이프(10)의 외주면(10a)을 가압하지 않도록 구성함으로써 고무링의 과도한 변형으로 인한 유체 누설 문제를 해결할 수 있게 된다.

또한, 커플러(100)를 조립하는 과정에서 지지면(121)과 고무링의 외주면 사이에는 마찰력이 작용하게 되는데, 특히, 지지면(121) 중 커플러(100)의 양단에 인접하게 형성된 지지면(121)에서 큰 마찰력이 작용함에 따라 이러한 마찰력에 의해 고무링이 커플러(100)의 조립 방향을 따라 밀린 상태로 가압되면서 고무링의 과도한 변형이 발생하게 되고, 이로 인해 유체 누설이 있을 수 있으나, 전술한 바와 같이, 지지면(121)의 양단에서 반경 방향 외측으로 연장 형성되는 변형 허용홈(122)이 형성되면 지지면(121)의 양단이 고무링의 외주면과 이격되므로 마찰력으로 인한 고무링의 과도한 변형 문제를 해결할 수 있게 된다.

이때, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 커플러(100)의 몸체부(120) 외주면(123) 양단에는 반경 방향 외측으로 연장 형성되는 보강부(124)가 형성될 수 있다.

전술한 바와 같이, 지지면(121)에서 반경 방향 외측으로 연장되는 변형 허용홈(122)이 형성되는 경우 커플러(100)의 몸체부(120) 두께가 감소함으로 인해 내구성에 문제가 생길 수 있으므로 이를 방지하고자 커플러(100)의 몸체부(120) 외주면(123)에는 반경 방향 외측으로 보강부(124)가 연장 형성된다.

또한, 본 발명에 따른 커플링 어셈블리를 제조하는 방법은, 도 6에 도시된 바와 같이, 축 방향을 따라 연속 배치되는 파이프(10)를 연결하기 위해 둘 이상의 커플러(100)가 대향 배치되고, 복수의 커플러(100)에 체결 부재(20)가 가조립된 상태에서 파이프(10)를 연결하는 커플링 어셈블리를 제조하는 방법에 있어서, 파이프(10)에 형성된 체결홈(11)의 외경과 대응되는 크기의 내경을 갖는 걸림부(110)를 커플러(100)에 형성하는 단계(S100), 및 걸림부(110)의 양측에 가조립된 커플러(100)의 사이로 파이프(10)의 외주면이 관통 가능하도록 걸림부(110)와 파이프(10)의 간섭을 방지하는 간섭 방지홈(112)을 형성하는 단계(S200)를 포함한다.

즉, 파이프(10)에 형성된 체결홈(11)의 외경과 대응되는 크기의 내경을 갖는 걸림부(110)를 커플러(100)에 형성해서 걸림부(110)가 체결홈(11)의 외주면(11a)에 밀착하게 됨으로써 구조적인 안정성이 확보될 수 있다.

다만, 걸림부(110)가 체결홈(11)의 외주면(11a)에 밀착하도록 구성할 경우 구조적 안정성은 확보할 수 있으나, 이로 인해 복수의 커플러(100)가 체결 부재(20)에 의해 가조립된 상태에서 축 방향을 따라 파이프(10)의 외주면(10a)에 삽입할 경우 걸림부(110)가 파이프(10)의 외주면(10a)에 걸리면서 가조립된 복수의 커플러(100)가 삽입이 되지 않는 문제가 발생할 수 있으므로 걸림부(110)의 양측에 가조립된 커플러(100)의 사이로 파이프(10)의 외주면이 관통 가능하도록 걸림부(110)와 파이프(10)의 간섭을 방지하는 간섭 방지홈(112)을 형성하게 된다.

이때, 간섭 방지홈(112)을 형성하는 단계(S200)는, 걸림부(110)에 형성된 아치면(111)에서 반경 방향 외측으로 연장 형성되는 제1 연장면(112a)을 형성하는 단계와, 제1 연장면(112a)에서 하향 연장 형성되되, 아치면(111)과 동심원 상에 배치되는 곡률을 갖는 제2 연장면(112b)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

즉, 아치면(111)에서 반경 방향 외측으로 제1 연장면(112a)을 연장하면 걸림부(110)와 파이프(10)의 외주면(10a) 사이에 간격을 확보하는 것이 용이하게 된다.

또한, 제1 연장면(112a)에서 하향 연장 형성되되, 아치면(111)과 동심원 상에 배치되는 곡률을 갖는 제2 연장면(112b)을 형성하게 된다.

즉, 제1 연장면(112a)이 반경 방향 외측으로 연장 형성된 상태에서 제2 연장면(112b)이 이러한 제1 연장면(112a)에서 추가로 연장 형성되는 것이며, 제1 연장면(112a)과 제2 연장면(112b)이 형성된 부분만큼 걸림부(110)와 파이프(10)의 외주면(10a) 사이에 간격이 확보되는 것이다.

아울러 제1 연장면(112a)을 형성하는 단계는 아치면(111)과 제1 연장면(112a)이 맞닿는 위치가 커플러(100)의 바닥면(131)을 기준으로 12° ~ 20° 사이의 범위에서 형성되도록 제1 연장면(112a)을 형성하는 단계이며, 이와 같이 제1 연장면(112a)을 형성하게 되면 전술한 바와 같이, 커플러(100)의 가조립 상태에서도 파이프(10)에 설치가 가능하며, UL 기준에서 요구하는 허용 수압도 만족할 수 있게 된다.

이와 같은 방식으로 커플링 어셈블리를 제조하게 되면 커플링 어셈블리를 간단한 방식으로 제조할 수 있어서 제작성이 향상되는 이점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

10 : 파이프 10a : 파이프 외주면
11 : 체결홈 11a : 체결홈 외주면
20 : 체결 부재 100 : 커플러
110 : 걸림부 111 : 아치면
112 : 간섭 방지홈 112a : 제1 연장면
112b : 제2 연장면 120 : 몸체부
121 : 지지면 122 : 변형 허용홈
123 : 몸체부 외주면 124 : 보강부
130 : 체결부 131 : 바닥면

Claims (10)

1. 축 방향을 따라 연속 배치되는 파이프를 연결하기 위해 둘 이상의 커플러가 대향 배치되고, 복수의 상기 커플러에 체결 부재가 가조립된 상태에서 상기 파이프를 연결하는 커플링 어셈블리에 있어서,
   상기 커플러에는 상기 파이프에 형성된 체결홈에 삽입되되, 상기 체결홈의 외경에 대응되는 크기의 내경을 갖는 걸림부가 형성되고,
   상기 걸림부의 양측에는 가조립된 상기 커플러의 사이로 상기 파이프의 외주면이 관통 가능하도록 상기 걸림부와 상기 파이프의 간섭을 방지하는 간섭 방지홈이 형성되며,
   상기 걸림부에는 상기 체결홈의 외주면에 대향되는 아치면이 형성되고,
   상기 간섭 방지홈에는 상기 아치면에서 반경 방향 외측으로 연장 형성되는 제1 연장면이 형성되며,
   상기 간섭 방지홈에는 상기 제1 연장면에서 하향 연장 형성되되, 상기 아치면과 동심원 상에 배치되는 곡률을 갖는 제2 연장면이 형성되고,
   상기 제2 연장면은 상기 파이프의 외주면과 동심원 상에 배치된 상태에서 상기 파이프의 외주면보다 반경 방향 외측에 위치하여 상기 파이프의 외주면과 이격 배치되는 커플링 어셈블리.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 아치면과 상기 제1 연장면이 맞닿는 위치는 상기 커플러의 바닥면을 기준으로 0° 초과 및 24° 이하의 범위에서 형성되는 것을 특징으로 하는 커플링 어셈블리.
5. 제4항에 있어서,
   상기 아치면과 상기 제1 연장면이 맞닿는 위치는 상기 커플러의 바닥면을 기준으로 12° 이상 및 20° 이하의 범위에서 형성되는 것을 특징으로 하는 커플링 어셈블리.
6. 제1항에 있어서,
   상기 파이프와 상기 커플러의 사이에는 유체 누설을 방지하는 고무링이 구비되고,
   상기 커플러의 내부에는 상기 고무링을 지지 고정하는 지지면이 형성되며,
   상기 지지면의 양단에는 반경 방향 외측으로 연장 형성되는 변형 허용홈이 형성되는 커플링 어셈블리.
7. 제6항에 있어서,
   상기 커플러의 외주면 양단에는 반경 방향 외측으로 연장 형성되는 보강부가 형성되는 커플링 어셈블리.
8. 축 방향을 따라 연속 배치되는 파이프를 연결하기 위해 둘 이상의 커플러가 대향 배치되고, 복수의 상기 커플러에 체결 부재가 가조립된 상태에서 상기 파이프를 연결하는 커플링 어셈블리를 제조하는 방법에 있어서,
   상기 파이프에 형성된 체결홈의 외경과 대응되는 크기의 내경을 갖는 걸림부를 상기 커플러에 형성하는 단계; 및
   상기 걸림부의 양측에 가조립된 상기 커플러의 사이로 상기 파이프의 외주면이 관통 가능하도록 상기 걸림부와 상기 파이프의 간섭을 방지하는 간섭 방지홈을 형성하는 단계;
   를 포함하며,
   상기 간섭 방지홈을 형성하는 단계는,
   상기 걸림부에 형성된 아치면에서 반경 방향 외측으로 연장 형성되는 제1 연장면을 형성하는 단계와,
   상기 제1 연장면에서 하향 연장 형성되되, 상기 아치면과 동심원 상에 배치되는 곡률을 갖으며, 상기 파이프의 외주면과 동심원 상에 배치된 상태에서 상기 파이프의 외주면보다 반경 방향 외측에 위치하여 상기 파이프의 외주면과 이격 배치되는 제2 연장면을 형성하는 단계를 포함하는 커플링 어셈블리를 제조하는 방법.
9. 삭제
10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 연장면을 형성하는 단계는,
    상기 아치면과 상기 제1 연장면이 맞닿는 위치가 상기 커플러의 바닥면을 기준으로 0° 초과 및 24° 이하의 범위에서 형성되도록 상기 제1 연장면을 형성하는 단계인 커플링 어셈블리를 제조하는 방법.

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