KR200248383Y1 - 관 연결장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 엔드캡과 관(管), 사이에 밀착되는 금속쐐기를 구비하고, 누설을 막기 위한 압축성 밀폐부재(패킹)를 구비하여 관의 내압을 높이면서 동시에 고온에서의 사용이 가능하도록 한 관 연결장치에 관한 것으로, 일측이 절개되어 개(開)루프형태를 이루며, 엔드캡(52)(54)에 형성된 경사면(52a)(54a)과 관(60)(62)의 외주면 사이에 밀착되는 금속쐐기(72)(74)와, 상기 금속쐐기(72)(74)에 의해 축방향으로 압력을 받고, 커플러 몸체(30)와 관(60)(62) 사이로 밀착되는 압축성 밀폐부재(82)(84)로 구성된 것이다.

Description

관 연결장치{pipe connecting apparatus}

본 고안은 주로 경질 관의 양단을 연결하는데 사용되는 관 연결장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔드캡과 관(管), 사이에 밀착되는 금속쐐기를 구비하고, 누설을 막기 위한 압축성 밀폐부재를 커플러 몸체와 관 사이에 두어 관의 내압을 높이고 고온에서의 사용이 가능하도록 한 관 연결장치에 관한 것이다.

일반적으로 관의 연결은 양단을 용접하거나 너트와 엘보를 사용하는 것이 일반적이며, 관을 가공하지 않고 단지 삽입하는 것에 의해 체결이 가능한 것도 있다.

이와 같이 관에 아무런 가공을 하지 않고 단지 삽입하는 것에 의해 체결가능 한 것은 배관작업을 보다 신속하고 편리하게 할 수 있을 뿐만 아니라 보수작업도 간편하게 할 수 있다는 장점 때문에 저압 용도에 많이 이용되고 있으며, 이와 같은 방식으로 된 관 연결장치의 한가지 예를 첨부도면 도 1에 도시하였다.

여기에 도시된 바와 같이 캡 형태의 너트(10)(12)가 나사결합될 수 있도록 커플러 몸체(14)의 양쪽에 나사부(14a)(14b)가 형성되어 있었으며, 이 너트(10)(12)를 조일 때 축방향으로 밀리는 로크링(20)(22)이 너트(10)(12)의 내주연에 형성된 경사모양의 시트(10a)(12a)에 접촉되어 있었고, 커플러 몸체(14)의 양쪽 내주연에 형성된 경사턱(14d)(14e)과 로크링(20)(22)의 사이에는 판상의 와셔(16)(17)와 쐐기모양의 패킹(18)(19)이 위치되어 너트(10)(12)를 조일 때 패킹(18)(19)이 커플러 몸체(14)에 형성된 경사턱(14d)(14e)에 밀착됨과 동시에 축의 직각방향으로 팽창되면서 관(24)(26)의 표면에 밀착되도록 구성되어 있었다.

그러나, 이와 같은 종래의 관 연결장치는 관(24)(26)의 체결력을 커플러 몸체(14)와 관(24)(26)의 사이에 밀착되어 있는 패킹(18)(19)의 밀착력에 대부분 의존하는 구조로 되어 있었기 때문에 관(24)(26)의 내부 압력이 증대되면, 패킹(18)(19)이 너트(10)(12)의 빈 공간(10s)(12s)으로 변형되면서 관(24)(26)을 잡는 체결력이 급격하게 약화되어 관(24)(26)이 이탈되는 매우 심각한 문제점을 가지고 있었으며, 더욱이 패킹(18)(19)이 연질의 고무재질로 구성되어 있었기 때문에 너트(10)(12)를 강하게 조이더라도 일정 토크 이상에서는 패킹(18)(19)이 관(24)(26)으로부터 반발하면서 너트(10)(12)의 빈 공간(10s)(12s)으로 변형되어 체결력의 증대를 더 이상 기대할 수 없다는 문제점을 가지고 있었다.

또한, 종래의 관 연결장치는 로크링(20)(22)과 와셔(16)(17), 패킹(18)(19)이 모두 축방향으로 겹친 구조로 되어 있었기 때문에 패킹(18)(19)의 폭을 크게 늘리는데 한계가 있었고, 이 패킹(18)(19)의 폭이 좁게 만들어짐에 따라 관(24)(26)을 잡고 유지하는 힘이 작아져서 주로 상수도 관 연결과 같은 저압(10kg/㎠ 이하), 저온(110℃ 이하) 용도에 쓰이고 있으나 고온 및 고압용으로의 적용에는 한계가 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적은 보다 높은 온도와 압력으로 유체를 이송할 수 있는 동시에 유체압의 상승에 따른 쐐기의 변형을 미연에 방지함으로써 체결력의 저하를 방지할 수 있는 관 연결장치를 제공함에 있다.

이러한 본 고안의 목적을 달성하기 위하여 일측이 절개되어 개(開)루프형태를 이루며, 엔드캡에 형성된 경사면과 관의 외주면 사이에 밀착되는 금속쐐기와, 금속쐐기에 의해 축방향으로 압력을 받고, 커플러 몸체와 관 사이로 밀착되는 압축성 밀폐부재로 구성하여 관 연결장치가 제공된다.

도 1은 종래 관 연결장치의 구조를 보인 단면도

도 2는 본 고안에 따른 관 연결장치의 전체 구조를 나타낸 측단면도

도 3은 본 고안에 따른 관 연결장치에서 요부를 나타낸 도2의 A부 확대단면도

도 4는 본 고안에 따른 금속쐐기와 압축성 밀폐부재를 연결한 예를 나타낸 단면도

도 5는 본 고안에 따른 압축성 밀폐부재를 매립형 금속커버로 씌운 예를 나타낸 단면도

도 6은 본 고안에 따른 금속쐐기의 다른 실시예를 나타낸 단면도

도 7은 본 고안에 따른 금속쐐기의 구조를 보인 정면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *

30 : 커플러 몸체 32,34,52a,54a : 경사면

40 : 체결수단 52,54 : 엔드캡

60,62 : 관 72,74 : 금속쐐기

82,84 : 압축성 밀폐부재 82a,82b : 매립형 금속커버

200,202 : 실(seal) 204,206 : 환형홈

이하 본 고안에 따른 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

첨부도면 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 통상의 관 연결구조와 같이 양쪽 끝의 내주연에 경사면(32)(34)이 형성되어 있는 실린더 형태의 커플러 몸체(30)와, 체결수단(40)에 의해 커플러 몸체(30)의 양단에 결합되고 내주연에 경사면(52a)(54a)이 형성되어 있는 엔드캡(52)(54)이 구비되며, 이에 금속쐐기(72)(74)와 압축성 밀폐부재(82)(84)를 추가로 구비하여 구성하였다.

여기서 체결수단(40)은 커플러 몸체(30)의 양쪽 외주연에 플랜지(35)(36)를 형성하고, 이 플랜지(35)(36)에 걸리는 후크볼트(42)와 엔드캡(52)(54)에 걸리는 너트(44)를 서로 나사결합함으로써 체결이 이루어지도록 구성하였다.

또한, 상기 커플러 몸체(30)의 양단은 금속쐐기(72)(74)의 일부를 덮도록 축방향으로 연장된다.

또, 첨부도면 도2에 도시된 바와 같이 상기 커플러 몸체(30)의 내주면에 환형홈(204)(206)을 형성하고, 상기 관(60)(62)의 양단 외주면에 각각 밀착되는 복수의 실(200)(202)을 환형홈(204)(206)에 삽입하여 구성하였다.

상기 금속쐐기(72)(74)는 첨부도면 도 7에 도시된 바와 같이 그 일측이 절개되어 개(開)루프형태를 이루며, 엔드캡(52)(54)에 형성된 경사면(52a)(54a)과 관(60)(62)의 외주면 사이에 밀착되도록 구성된다.

또한, 상기 밀폐부재(82)(84)와 상기 금속쐐기(72)(74)의 결합된 구성에서 밀폐부재(82)(84)를 생략하고 금속쐐기(72)(74)를 밀폐부재(82)(84)가 점유하였던 부분까지 연장시켜 관(60)(62)의 체결에 있어서 금속쐐기만으로 이루어지도록 하고, 상기 커플러 몸체(30)의 내주면에 환형홈(204)(206)을 형성하고, 상기 관(60)(62)의 양단 외주면에 각각 밀착되는 복수의 실(200)(202)을 환형홈(204)(206)에 삽입하여 구성하도록 변형을 가할 수 있다.

상기 압축성 밀폐부재(82)(84)는 고무와 같은 기타 신축성 부재를 이용하여 성형되며, 폐쇄된 고리형태를 이루고, 상기 금속쐐기(72)(74)에 의해 축방향으로 압력을 받으며, 커플러 몸체(30)와 관(60)(62) 사이로 밀착되도록 구성된다.

첨부도면 도 4에 도시된 바와 같이 상기 금속쐐기(72)(74)와 압축성 밀폐부재(82)(84)에 각각 환형으로 된 더브테일 홈(72g)과 고리형태의 더브테일 리브(82r)를 형성하여 서로를 더브테일(dovetail) 형태로 결합하도록 구성하였다.

한편, 첨부도면 도5에 도시된 바와 같이 상기 압축성 밀폐부재(82)(84)를 그래파이트(graphite)나 테프론(teflon)으로 성형하고, 그 양쪽 단부에 매립형 금속커버(82a)(82b)를 설치하여 축의 직각방향 변형을 최소화함으로써 내압을 향상시킬 수 있도록 구성하였다.

또, 첨부도면 도6에 도시된 바와 같이 금속쐐기(72)(74)의 외주면 단면모양을 정현파 모양으로 형성하여 금속쐐기(72)(74)의 축방향 수축률과 축의 직각방향 휨을 증대시킬 수 있도록 구성하였다.

이하 본 고안에 따른 작용을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 도2 및 도4에 도시된 바와 같이 후크볼트(42)와 너트(44)가 느슨하게 결합된 상태에서 관(60)(62)을 금속쐐기(72)(74)의 안쪽으로 삽입한 후 너트(44)를 돌려서 조이게 되면, 엔드캡(52)(54)이 축방향으로 이동되면서 금속쐐기(72)(74)를 밀게 되고, 밀린 금속쐐기(72)(74)는 커플러 몸체(30)와 관(60)(62)의 사이에 쐐기 형태로 박히는 동시에 압축성 밀폐부재(82)(84)를 축방향으로 압박하게 된다.

이때 커플러 몸체(30)와 관(60)(62)의 사이에 위치되어 있던 압축성 밀폐부재(82)(84)는 금속쐐기(72)(74)에 의해 축방향으로 밀리면서 이들 사이에 쐐기 형태로 박히게 되어 커플러 몸체(30)와 관(60)(62)의 단부가 밀폐된 상태로 된다.

이 과정에서 금속쐐기(72)(74)는 단단한 금속재로 만들어져 있기 때문에 엔드캡(52)(54)과 커플러 몸체(30) 사이의 틈으로 변형되지 않고 그 형태를 거의 유지하게 되며, 단지 엔드캡(52)(54)의 경사면 직경에 따라 그 내경이 축소되면서 관(60)(62)에 밀착된다.

즉, 첨부도면 도7에 도시된 바와 같이 금속쐐기(72)(74)의 일측에 형성된 절개부(75)에 의해 금속쐐기(72)(74)의 직경이 자유롭게 축소될 수 있게 된다.

한편, 첨부도면 도 4에 도시된 바와 같이 압축성 밀폐부재(82)(84)와 금속쐐기(72)(74)가 더브테일 결합된 경우 이들 접합면 사이의 경로가 지그재그 형태로 연장되는 효과를 가져오게 되어 전체적으로는 금속쐐기(72)(74)와 압축성 밀폐부재(82)(84) 사이의 기밀성이 향상되며, 서로 물리적으로 결합되어 있는 형태이기 때문에 납품 시에 한 벌로 구성하기가 용이하게 된다.

또, 첨부도면 도5에 도시된 바와 같이 압축성 밀폐부재(82)(84)가 그래파이트로 구성되고, 양측 단부에 매립형 금속커버(82a)(82b)로 둘러싸인 경우 압축성 밀폐부재(82)(84)가 축방향으로 압력을 받을 때 그래파이트 재질의 압축성 밀폐부재(82)(84)는 약간의 압축성을 지니고 있으므로, 축방향으로 눌려서 압축되고, 반경방향으로는 압축에 의해 신장되려고 하는데, 이때 매립형 금속커버(82a)(82b)에 의해 반경방향으로의 신장이 제한되는 동시에 그래파이트의 파손이 방지된다.

그리고, 첨부도면 도6에 도시된 바와 같이 금속쐐기(72)(74)의 외주면에 정현파 모양의 홈이 형성된 경우에는 결과적으로 금속쐐기(72)(74)의 축방향 단면강도를 감소시키게 되어 금속쐐기(72)(74)의 축방향 변형률 및 탄성력을 증대시키게 되는 것을 물론 체결력의 향상을 가져오게 된다.

또한, 상기 금속쐐기(72)(74)를 밀폐부재(82)(84)가 차지하였던 부분까지 연장시키고 복수의 실(200)(202)을 환형홈(204)(206)에 삽입하여 구성하므로써 관(60)(62)의 외주면을 쐐기(72)(74)만으로서 긴밀하게 밀착하여 내탈기능이 향상되도록 하고 관으로부터 누출되는 유체는 복수의 실(200)(202)에 의하여 방지할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 고안은 엔드캡과 관 사이에 끼워져 있는 금속쐐기가 경질의 재질로 구성되어 있기 때문에 체결 후 유체압 상승에 따른 변형을 억제할 수 있으므로, 관의 이탈을 방지할 수 있게 되는 것은 물론이고, 고온(450℃ 이상) 및 고압(50kg/㎠ 이상)하에서 운용되는 관의 연결에 적용할 수 있게 되는 효과가 있으며, 체결력에 의하여 금속쐐기가 밀폐부재를 긴밀하게 압착시키므로 우수한 시일링력을 보장할 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 양쪽 끝의 내주연에 경사면(32)(34)이 형성되어 있는 실린더 형태의 커플러 몸체(30)와, 체결수단(40)에 의해 커플러 몸체(30)의 양단에 결합되고 내주연에 경사면(52a)(54a)이 형성되어 있는 엔드캡(52)(54)으로 구성된 관 연결장치에 있어서,

   일측이 절개되어 개(開)루프형태를 이루며, 엔드캡(52)(54)에 형성된 경사면(52a)(54a)과 관(60)(62)의 외주면 사이에 밀착되는 금속쐐기(72)(74);

   상기 금속쐐기(72)(74)에 의해 축방향으로 압력을 받고, 커플러 몸체(30)와 관(60)(62) 사이로 밀착되는 압축성 밀폐부재(82)(84)로 구성된 것을 특징으로 하는 관 연결장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 압축성 밀폐부재(82)(84)는 그래파이트(graphite)인 것을 특징으로 하는 관 연결장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 압축성 밀폐부재(82)(84)는 테프론(teflon)인 것을 특징으로 하는 관 연결장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 압축성 밀폐부재(82)(84)는 고무인 것을 특징으로 하는 관 연결장치.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 압축성 밀폐부재(82)(84)의 양쪽 단부가 매립형 금속커버(82a)(82b)로 각각 둘러싸인 것을 특징으로 하는 관 연결장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 금속쐐기(72)(74)와 압축성 밀폐부재(82)(84)가 더브테일(dovetail)결합된 것을 특징으로 하는 관 연결장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 금속쐐기(72)(74)의 외주면은 정현파모양의 단면모양을 갖도록 구성된 것을 특징으로 하는 관 연결장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 커플러 몸체(30)의 내주면에 환형홈(204)(206)을 형성하고, 상기 관(60)(62)의 양단 외주면에 각각 밀착되는 복수의 실(200)(202)을 환형홈(204)(206)에 삽입하여 구성한 것을 특징으로 하는 관 연결장치.
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