KR20080001400U - 금속관 이음구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 두깨가 얇은 금속관을 압착 체결하는 이음구조에 관한 것으로, 이음구조를 개선하여 압착공구의 압력이 금속관에까지 효과적으로 전달되어 금속 압착링이 축경되면서 금속관벽에 좀더 깊은 요(凹)홈을 형성하면서도 틈부식이 일어나지 않고 수밀이 유지되도록 압착링의 형상과 탄성 패킹을 종래의 원형의 단면에 비하여 넓은 면적이 접촉하게 형성하여 금속관 내부의 온도의 변화나 외부의 진동에도 보다 안정적으로 관의 수밀을 유지할 수 있게 하며 기존보다 좀더 큰 구경의 관에도 압착식 이음구조를 적용할 수 있게 한다.

관이음, 압착식 이음, 탄성 패킹, 압착링.

Description

내진성이 강화된 압착식 이음구조{a pipe jointing structure}

도 1은 종래의 압착식 이음관의 접속상태를 나타내는 종단면도로서 원형 단면을 가진 압착링이 금속관을 압착하여 압착링이 없을 때보다 체결력을 증가시키는 구조를 나타냄.

도 2는 또 다른 종래의 압착식 이음관의 접속상태를 나타내는 종단면도로서 도 1에 비하여 압착링이 방형으로 개선되어 체결력이 증가된 구조를 나타냄.

도 3은 또 다른 종래의 압착식 이음관의 접속상태를 나타내는 종단면도로서 도 2에 비하여 탄성 패킹의 단면이 원형에서 방형으로 개선되어 수밀의 성능이 개선된 구조를 나타냄.

도 4는 또 다른 종래의 압착식 이음관의 접속상태를 나타내는 종단면도로서 도 3에 비하여 탄성 패킹이 단차를 형성하여 수밀력을 증가시킨 구조를 나타냄.

도5는 본 고안에 따른 이음관의 접속구조를 나타내는 종단면도.

도6은 여러가지 압착식 이음관의 수밀력의 비교하는 개념도.

도7은 본 고안에 따른 이음관의 온도의 변화나 외부진동에 의한 이음관의 축방향에 대한 팽창과 수축이 생긴 경우의 수밀되는 개념도.

도8은 본 고안에 따른 압착링 단면을 나타내는 다른 실시의 예.

도9는 본 고안에 따른 금속링과 탄성패킹을 조합한 다른 실시의 예를 나타내 는 종단면의 일부를 나타낸 것.

도10은 본 고안에 따른 금속링과 탄성패킹을 조합한 또 다른 실시의 예를 나타내는 종단면의 일부를 나타낸 것..

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 제1 금속관 200 : 제2 금속관

300 : 이음관(한개 이상의 310과 340의 연결체)

310 : 이음부 311 : 마구리 312 : 압착링 삽입홈

313 : 내측 압착링 삽입홈 단차부 314 : 외측 압착링 삽입홈 단차부

315 : 내측 탄성 패킹 삽입홈 316 : 외측 탄성 패킹 삽입홈

317 : 내측 탄성 패킹 삽입홈 단차부 318 : 관 삽입부

320, 320' : 압착링 321 : 외주부

322 : 외측부 323 : 내측부 324 : 내주부

330 : 탄성 패킹 331 : 내측 탄성부 332 : 외측 탄성부

333 : 압착부 334 : 내측단부 335 : 외측단부

335' : 외측 돌출부

336 : 내측 외주면 337 : 외측 외주면

338 : 내주면 340 : 몸체

본 고안은 금속관의 이음 체결에 있어 금속의 소성변형을 이용하여 금속관의 외경과 같은 내경을 갖는 이음관을 금속관의 끝단에 외삽한 후에 이음관의 끝단을 압착하는 이음 체결구조에 관한 것이다.

유체이송에 널리 사용되는 금속관은 그 체결방식이 다양하나 얇은 두깨의 금속관은 용접이나 나사의 절삭이 곤란하므로 압착의 방법으로 체결하는 경우가 많다.

이러한 방법의 종래 기술에는 도1에 예시된 바와 같이 대한민국 등록특허 10-50369 (1992. 03. 31) [금속링을 내삽한 압착식 관이음쇠를 사용하는 관의 접속방법]이 있어서 종래의 탄성 패킹만으로 체결하는 것에 비하여 체결력이 증대되고 간단한 압착으로 체결 가능하나 모두가 금속링과 탄성 패킹재의 단면이 원형으로 되어 체결력이 약하고, 도 2에 예시한 대한민국 등록특허 10- 394852(2003, 08, 04) [압착식 관이음쇠의 체결구조]는 금속링이 원형에서 장방형으로 개선되어 압축력의 증가로 체결력은 높아졌으나 반복적인 열수축과 팽창으로 인한 금속관과 이음관의 상호위치의 변경으로 장기적인 사용시 수밀이 부족한 단점이 있으며, 도 3에 예시한 대한민국 등록실용 20-357228 (2004, 07, 14) [금속관 압착 체결 구조]는 금속링과 탄성 패킹재의 단면이 장방형으로 되어 상기의 단점이 상당부분 개선되었으나 아직 틈 부식이나 열수축과 팽창으로 인한 금속관과 이음관의 상호위치의 변경으로 장기적인 사용시 수밀이 부족한 문제점이 있다.

한편 도 4에 예시한 등록실용 20-422119는 압착링과 탄성 패킹이 장방형으로 되면서도 또한 탄성 패킹이 단차를 형성하여 위의 문제점들이 상당히 개선되었으나 반복되는 온도의 변화와 외부의 진동에 지속적인 수밀을 보장하는 데에는 한계가 있다.

본 고안은 상기의 문제점을 개선하기 위하여 압착링이 압착될 때 금속관에서 발생하는 요(凹)홈을 좀더 깊게 하면서도 체결력을 크게할 필요성으로 압착링과 탄성 패킹재의 형상을 개선하고 또한 금속의 압착링과 금속관의 틈새에서 발생하는 틈부식을 방지하기 위하여 탄성 패킹을 적절히 개선하여 관로 내부의 압력과 온도의 변화는 물론 외부의 진동에도 좀더 내구력을 갖는 이음이 되도록 하는데 그 목적이 있다.

위의 목적을 가진 본 고안의 구성을 첨부 도면을 참조하면서 설명한다.

도 5는 본 고안에 따른 소켓의 용도인 양단에 이음부가 있는 경우의 이음관의 체결 상태를 나타내는 구조도로서, 이음의 필요에 따라서 이음부는 여러개를 가질 수 있는데 예로 티이음 또는 십자이음에서 이음부는 새개 혹은 네개인 경우가 될 수 있음은 당연하고 이 경우 몸체를 대신하여 엘보나 밴드나 벨로우즈나 티분지관이나 외이분지관이나 십자분지관 또는 리듀사나 플랜지들을 연결하여 각각 엘보 이음관, 밴드 이음관, 벨로우즈 이음관, 티이음관, 와이이음관, 십자이음관, 리듀서 이음관, 플랜지 이음관이 되며 금속관의 일측의 말단에만 한개의 이음부를 접속한 경우에는 편수관이 된다.

한개의 이음부를 갖는 경우에, 체결할 금속관(100 또는 200)과 같은 내경을 갖는 몸체(340) 또는 금속관에서 이에 연하여 연결할 금속관이 겨우 들어갈 정도로 큰 직경을 갖는 관삽입부(318)와 이에 연하여 압착링(320)과 탄성 패킹(330)을 삽입할 수 있는 삽입홈(312와 315 또는316)과 마구리(311)를 관의 끝단에 형성하고 그 홈속에 각각 압착링과 탄성 패킹을 삽입한 이음부에 금속관을 관삽입부의 끝까지 내삽하여 몸체에 금속관의 끝단이 닿은 상태를 나타낸 것이다.

본 고안에 의한 압착링(320)은 도 5와 같이 상부의 호를 이루는 외주부(321)와 수직인 내측부(323)와 역시 수직선을 이루는 외측부(322)와 하부의 호를 이루는 내주부(324)로서 전반적으로 볼 때 폭보다 높이가 긴 직사각형의 형태에서 상하면이 호로 대체된 형상을 가진 환상의 링으로서 스테인레스 스틸 강으로 제작되고 단면의 높이는 폭의 1.2내지 2배가 적당하나 특히 1.5배 내외인 것이 바람직하다.

도 6의 A에서는 유공압을 이용한 압착체결 공구로 압축링 삽입홈의 외주면을 압착하여 체결하는 때의 압착링의 내주부와 금속관사이에는 간극이 생길 수 있는데 이는 압축시에 압축링의 각진 양쪽의 모서리가 먼저 닿기 때문이며 이 경우의 금속관에 생기는 요(凹)홈의 깊이는 도 6의 예시중 가장 얕아서 진동이나 온도 변화에 따른 신축으로 인한 수밀은 가장 정도가 낮을 수 있다.

이에 비하여 본 고안에 따른 도 6의 B에서는 압착링의 내주부(324)의 중앙이 먼저 닿게 되어 압착력이 집중되므로 도 6의 A에 비하여 요(凹)홈이 깊게 된다.

한편 도 6의 C는 원형의 압착링으로 압착공구로 위와 같은 힘을 주었을 때 요(凹)홈의 깊이는 도 6의 B와 같으나 압착링이 갖는 단면계수가 작으므로 즉 폭과 높이의 비가 작으므로 사용시의 체결력은 위 두 경우보다 가장 작다.

본 고안에 의한 탄성 패킹(330)은 도 5와 같이 외주부(336과 337)의 중앙에 압착링에 외삽되는 압착링의 내주부(324) 및 측부(322 및 323)와 짝을 이루는 압착부(333)와 다각형의 형상을 하는 내외측 탄성부(331 및 332) 및 내외측의 단부(334 및 335)로 형성되어 있고 내외측의 외주부와 내주부(338)는 평평하고 내측단부(334)와 외측단부(335)는 내주부에 대하여 수직을 이루되 내측단부와 내측외주부는 및 외측단부와 외측외주부(337)는 모떼기 경사(339)로 이웃하며 외측돌출부(335')는 마구리(311)에 대응하여 돌출된다.

탄성 패킹은 이음관과 금속관 사이에서 양측과 밀착되어 직접 수밀을 유지하는 부분으로 금속관과의 밀착되는 면적이 많을 수록 안정적인데 도 6에서는 C → A → B의 순서로 접촉길이가 길어서 본 고안의 탄성 패킹이 가장 안정적으로 수밀이 유지됨을 알 수 있으며 한편 소성변형되는 큰 압력을 받을 경우 도 6의 A 와 C의 경우 압착링의 양측에서의 지지하는 강도가 다름으로 인하여 금속관의 요(凹)홈이 바르지 않는 경우가 발생할 수 있으나 본 고안의 경우는 좌 우측이 대칭되도록 구성되어 항상 일정한 요(凹)홈이 형성된다.

특히 탄성 패킹의 압착부는 요(凹)홈의 형상과 같게 되기 용이하도록 얇게 형성되고 압착 전 후의 모양의 변화가 심한 탄성부는 두터운 두께를 가져서 수밀이 더욱 용이한 구조로 된다.

한편 탄성 패킹의 모떼기 경사는 이음부의 확관시에 일시에 큰 변형을 생기게 하는 것을 방지하고 결과적으로 관삽입부(318)와 압착링 삽입홈(312) 사이에 중 간 단차를 가지게 하여 이음관의 견고성을 높이고 탄성 패킹의 수밀을 증가 시키는데 이 경우 모떼기를 대신하여 유사한 기능인 라운딩으로 형성할 수도 있다.

도 7의 A는 온도나 진동으로 인하여 금속관(200)이 수축하는 경우인데, 이로 인하여 금속관의 요(凹)홈이 오른쪽으로 치우치면 압착링(320)의 호를 이루는 좌하단(화살표시)의 압력이 점차로 커지면서 팽창에 저항하고 탄성 패킹의 압착부의 좌하측 부분은 더욱 금속관에 밀착하여 수밀되게 되며, 도 7의 B는 팽창하는 경우로 금속관의 요(凹)홈이 왼쪽으로 치우치면 압착링의 호를 이루는 우하단(화살표시)의 압력이 점차로 커지면서 팽창에 저항하고 탄성 패킹의 압착부의 우하측 부분은 더욱 금속관에 밀착하여 수밀되게 되어 결과적으로 온도의 변화나 외부의 진동에 더 잘 견디게 된다.

압착링 삽입홈(312)은 압착링(320)을 수납하는 공간으로 압착링 전체높이의 1/2 내지 1/5가 삽입되는 것이 바람직한데 더욱 바람직하기는 압착링 전체높이의 1/3 내지 1/4 정도이며 형상은 압착링과 일체로 쌍을 이루어야 한다.

내 외측 탄성 패킹 삽입홈(315 및 316)은 탄성 패킹을 수납하는 공간으로 상기 설명된 탄성 패킹과 일체로 쌍을 이루도록 형성하되 가급적 관삽입부에서 압착링 삽입홈까지의 전체 높이를 안분한 위치에서 단차가 지도록 하는 것이 바람직하다.

관삽입부(318)는 압착식 관이음이 구부러지는 등의 외력을 받을 때 잘 빠지지 않도록 금속관의 0.5배 내지 외경만큼의 길이에서 마구리에서 내측 탄성 패킹 삽입홈 단차(317)까지의 길이를 차감한 길이를 유지하는 것이 바람직한데 결국 관 삽입부는 금속관외경의 약 0.7배 내외가 가장 바람직하다.

도 8에서 본 고안에 따른 압착링 단면의 다른 실시 예를 나타내는데 압착링의 외주부(321)와 내주부(324)를 호의 형상을 대신하여 모떼기로 대체하거나 내주면의 호의 양모서리를 역시 모떼기 하는 등인데 이들은 호와 유사한 효과를 가진다.

도 9에서 본 고안과 유사한 효과를 가질 수 있는 압착링과 탄성 패킹의 변화된 단면의 여러 조합을 나타낸바 도 9의 A는 좀더 작은 압력에서 사용하는 박관에서 원형단면의 압착링과 압축링 내외측에 각각 탄성 패킹을 삽입한 경우이고, 도 9의 B는 사각단면에서 내외주면이 호를 이루는 압축링과 그 내외측에 각각 탄성 패킹을 삽입한 경우이고, C는 외주면의 측부의 모서리를 모떼기를 실시하지 않은 탄성 패킹을 압착링의 내외측에 삽입한 경우이다.

도 10은 도 9에서 본 고안과 유사한 효과를 가질 수 있는 압착링과 탄성 패킹의 변화된 단면의 또 다른 조합으로 도 10의 A는 탄성 패킹의 내외측 단부를 경사지게 사다리꼴로 형성하여 탄성 패킹의 고정성을 높인 것이고 도 10의 B는 보다 저압에서 사용되는 이음관에서 압착링을 원형으로 형성한 것이다.

상기의 구성에 의한 본 체결구조는 종래에 비하여 체결력이 보다 강해졌으며 보다 안정된 압착의 형태로 됨은 물론 관로 내압의 변동과 온도의 변화에도 안정된 수밀이 지속적으로 보장되며 외부의 진동에도 어느정도 견디게 되는 효과를 볼 수 있다.

Claims (9)

1. 이음관의 끝단에 압착링과 탄성 패킹의 삽입홈이 형성되고, 그 삽입홈에 압착링과 탄성 패킹이 삽입된 압착식 이음관에 연결하는 금속관을 삽입하고 이음관과 금속관을 동시에 압착하여 접속하는 이음구조에 있어서,

   이음부는 압착링(320)과, 압착링의 내주면(324)에서 내측 탄성 패킹(331)과 압착부로 이어진 외측 탄성 패킹을 일체로 수납하는 삽입홈과, 연결하는 금속관을 수납하는 관 삽입부를 연하여서 형성하되, 압착링 삽입홈의 내측과 외측에 탄성 패킹 삽입홈(315와 316)을 각각 형성하는 것을 특징으로 하는 이음관의 접속방법과 그러한 방법에 의한 이음관.
2. 1항에 있어서,

   압착링은 단면이 외주면과 내주면이 서로 마주 보며 볼록한 원호의 형상을 이루는 환상체인 것을 특징으로 하는 이음구조 및 이러한 이음구조를 가지는 이음관.
3. 1항에 있어서,

   압착링의 다른 실시인 단면이 외주면이 평평하되 양측의 측부와의 연하는 곳 에서 모떼기되고 내주면은 그 중앙부에서 평평하거나 볼록한 형상을 가지며 측부와 연하는 곳에서 모떼기된 환상체인 것을 특징으로 하는 이음구조 및 이러한 이음구조를 가지는 이음관.
4. 1항에 있어서,

   압착링의 단면은 금속관의 축방향인 폭과 반지름방향인 높이의 비율이 1:1 내지 1:2를 되게 하되 바람직하게는 1:1.5인 것을 특징으로 하는 이음구조 및 이러한 이음구조를 가지는 이음관.
5. 1항에 있어서,

   압착링 삽입홈은 압착링의 외주면과 쌍을 이루는 밀착되는 형상으로 하되 삽입되는 깊이는 압착링 전체 높이의 1/2 내지 1/10으로 하되 바람직하게는 1/4 내지 1/3으로 형성하는 것을 특징으로 하는 이음구조 및 이러한 이음구조를 가지는 이음관.
6. 1항에 있어서,

   탄성 패킹은 압착링 내주면 부분에서는 압착링의 내주면과 쌍을 이루어 밀착 되는 형상으로 형성되고:

   내측 탄성부와 외측 탄성부에서 각각 외주면과 측부를 연하는 곳에서 모떼기하되 모떼기의 일변의 길이는 탄성 패킹의 높이의 1/2정도로 되어 탄성패킹 삽입홈이 일정 간격으로 단차지게 하는 것과:

   외측 단차부가 이음관의 마구리 하단까지 돌출되어 마구리와 금속관사이에 틈이 생기지 않게 하는 것을 특징으로 하는 이음구조 및 이러한 이음구조를 가지는 이음관.
7. 6항에 있어서,

   탄성 패킹은 모떼기를 대신하여 라운딩으로 처리하거나:

   내측 탄성부의 단차가 관 삽입부에까지 연장된 것을 특징으로 하는 이음구조 및 이러한 이음구조를 가지는 이음관.
8. 1항에서 일측이 이음관의 몸체에 연하고 타측은 탄성 패킹 삽입홈과 연하게 되는 관 삽입부는 내삽되는 금속관의 외경과 같게 하되 그 길이는 금속관의 외경의 0.5배 내지 외경과 같게 하되 바람직하게는 0.7배 내외로 형성하는 것을 특징으로 하는 이음구조 및 이러한 이음구조를 가지는 이음관.
9. 1항에 있어서,

   이음관은 직선의 금속관으로 형성된 몸체의 양단에 각각 이음부를 형성한 소켓류 또는 니플 이거나:

   직선 몸체를 대신하여 직선의 금속관을 일정한 각도로 밴딩한 몸체의 양단에 각각 이음부를 형성한 엘보나 리듀싱 이거나 리턴 이거나 벨로우즈 이거나:

   역시 몸체를 대신하여 한개 이상의 가지관을 갖는 몸체의 각 끝단마다 이음부를 형성한 티이음관, 십자 이음관, 와이 이음관 이거나:

   역시 몸체를 대신하여 금속관의 일측에 한개의 이음부를 형성한 편수관인 것을 특징으로 하는 이음구조 및 이러한 이음구조를 가지는 이음관.

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