KR920004609B1 - 영구적 파이프 연결을 위한 커플링 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

영구적 파이프 연결을 위한 커플링 장치

제 1 도 및 제 2 도는 2개의 파이프를 서로에 결합하기 위한 커플링 장치의 종단면도.

제 3 도는 파이프 이음매의 추가의 실시예를 나타낸 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 21, 14 : 결합편 2, 22 : 파이프 이음매

3, 23 : 슬리이브 4, 24 : 가압 링

5, 25 : 파이프 단부 6, 26 : 플랜지

7, 27 : 비이드 8, 28 : 비이드 영역

9, 11, 29 : 오목부 12 : 결합편 단부

4 : 리브

영구적 파이프 결합용 커플링 장치로서, 그 안의 파이프 단부가 축 방향으로 변위되는 가압링에 의한 띠상의 냉각 성형의 결과로서 압착되어, 파이프 이음매의 결합편으로 확고한 누출 방치 결합을 형성하는 것은, 예를들어 미합중국 특허 명세서 3,149,860, 3,375,026, 3,498,648, 3,528,689 및 4,061,367에서의 다수 실시예에서 공지되어 있다.

이러한 형식의 커플링 장치로서, 높은 기계적 강도와 고도의 누출방지와 같은 양호한 물리적 특성을 구비한 파이프 결합은 간단한 방식으로 그리고 시간 및 재료를 비교적 적게 소비하여 이루어질 수 있다.

그러나, 실제로 이러한 형태의 파이프 결합에 있어서 특정용도의 경우에, 상기의 물리적 특성의 품질이 장기간 유지되지 않고, 오히려 부식 또는 침식에 의해 비교적 짧은 유효 기능 시간내에 허용되지 않는 범위까지 저하하여 그 결과로서 파이프 결합이 파괴될 수 있다는 것이 지적되어 왔다.

만약 파이프 단부가, 예를들어 미국 특허 제3,375,026호(제 3 도) 및 제4,061,367호(제 5 도)에 따른 파이프 결합에서와 같이 결합편 내부에 위치되고 게다가 액체매질이 고속으로 파이프 라인을 통하여 흐를때, 관절이나 틈새로 인하여 두 파이프 단부의 접점 또는 파이프 단부면에서 난류가 발생하게 된다. 이 난류는 결합편의 내벽에 침식 효과를 유발하며, 결합편(및 파이프 단부)으로부터 그 구성 물질이 제거되어 결국 결합편이 파손된다. 결합 부품들이 적절한 방법으로 제조되고 파이프 결합이 정확하게 이루어지면 상기 단점은 대부분 제거 될 수 있지만, 그럼에도 불구하고 파이프 단부를 정확하게 절단하는 것이 무엇보다 중요하다. 그러나, 파이프 결합이 공장에서 이루어지지 않는 모든 경우에, 예를들어 건축현장에서 이루어질때 요구하는 고도의 정밀도를 유지할 수 있다는 보장이 없다.

이점에 있어서, 예를들어 미국 특허 제3,528,689호(제 3 도) 및 제4,061,367호(제 10 도)명세서에 따라, 파이프 단부가 연결된 외부에 위치되는 파이프 결합에는 몇가지 문제가 발생한다. 이들의 실시예에서는 결합편 또는 결합편들을 갖는 파이프 이음매 내벽상의 축 횡단면 사이에 어떠한 불연속도 존재하지 않는다. 반면에 여기서, 결합편을 미끄럼끼움으로 둘러싸는 파이프 벽과 결합편 사이의 틈새 안으로 액체가 모세 침투함으로써 균열 침식이 일어날 수 있으며, 그리고 파이프는 내부로부터 침해를 받아 점진적으로 파손되기 때문에, 결합편 단부에서의 결합영역이 위태롭게 된다. 더우기, 결합편 단부에서 통과유통 횡단면 내의 불연속적 변화는 난류를 발생시키고 결과적으로 이 결합 영역내에 침식을 일으킨다.

본 발명은, 파이프 결합의 더 긴 운전수명을 얻기 위하여 상기 단점들을 극복할 수 있는 서문에서 설명한 형식의 커플링 장치의 제공을 목적으로 한다.

본 발명은, 미국특허 명세서 제3,528,689호의 제 5 도에 도해되어 있는 해결법에 기초하여 후술할 특허 청구범위 제 1 항에 따른 커플링 장치에 관한 것이다.

결합편과 파이프 단부 사이의 틈새와 그로 인한 틈 부식의 위험성은 결합편의 단부에 시행하는 이들 부품들의 가압결합을 통하여 방지될 수 있다. 따라서, 본 발명에서, 가압링은 그 후단에 환상의 내부 비이드(bead)를 가지고, 내부 비이드는 가압링이 슬리이브에 압착될 때 슬리이브의 후단부에서 내부 방사방향으로 슬리이브 재료를 변형시키며, 가압링의 길이에 관련한, 그리고 그에 의하여 후방 슬리이브 단부에 발생하며 파이프 단부내에 위치되는 환상 오목부의 축 방향위치에 관련한, 결합편의 길이는 결합편의 자유단이 그 홈의 최저점을 넘어 돌출하지 않도록 선택된다. 이러한 방식으로, 파이프 결합이 적절히 이루어졌을 때, 가압결합이 결합편의 단부에서 이루어지며, 그리하여 파이프 단부와 결합편 사이에 어떠한 틈새도 존재하지 않음이 보장된다.

결합편은, 그것은 파이프 단부와의 확고한 결합을 이루기 위하여 그 외부에 환상의 홈을 갖는, 미국특허 제3,528,689호 명세서의 제 5 도에 따른 결합편과는 달리, 매끄러운 중공 실린더로서 적절히 고안되어 있다. 거기서는 결합편이 파이프 결합이 이루어졌을때 변형되도록 의도되어 있지 않다. 따라서, 결합편의 벽 두께는 두꺼우며, 그 결과로서 유체의 통과 속도에 있어서의 비교적 급격한 증가와, 그에따라 침식을 유발하며 결합편의 유입 모서리에서 일어나는 난류의 증가된 위험이 파이프 결합 영역에서 발생한다. 이와 대조적으로 매끄러운 결합편의 벽 두께는 반드시 더 작게 유지되며, 그리하여 파이프 결합이 이루어질 때 파이프 단부와 결합편을 함께 변형시킬 수 있게 된다. 동시에 침식 위험성이 감소된다. 결합편의 자유 단에서 그 내벽이 적어도 거의 그 외벽과의 교차점까지 점차적으로 넓어지면 침식 위험성에 있어서 추가의 감소를 이룰 수 있다. 이러한 방법에서는 파이프 결합부 내에 난류를 일으킬 수 있는 불연속부를 실제로 전혀 갖지 않는 축횡단 경로를 얻을 수 있다.

결합편이 평활한 중공 실린더로서 고안될때, 어떤 조건하에서 압착된 가압링에서의 인장응력은 초과될 수 있으며, 슬리이브의 압축된 재질, 파이프 단부 및 결합편은 여러곳에서 항복점 이상으로 응력을 받을 수 있다.

이러한 단점을 해결하기 위해서, 결합편은 가압링에 의해 변형된 물질을 수응하도록 그 외부에 적어도 하나의 환상 홈을 가질 수 있다.

이러한 방법으로 가압 링의 더 낮은 가압력으로 파이프 단부와 결합편 사이의 확고하고 누출을 방지하는 결합을 얻을 수 있게 된다. 동시에, 가압링을 가압하는데 필요한 핀서(pincer)압력이 감소된다. 결합편은 더 적게 변형되며 그리하여 적은 변형력으로도 원하는 정도의 확고한 결합을 얻을 수 있어 인장하중이 커플링 장치에 가해지는 상태에서 파이프 단부가 결합편으로부터 해제되는 것을 방지한다. 더우기, 결합편이 더 적게 변형되므로써 파이프 이음매의 통과 유동 횡단면은 거의 균질하게 유지된다.

인발 및 압축된 파이프는 그 내벽에 길이 방향의 긁힌 자국을 가지는데, 이 긁힌 자국은 제작시에 발생하며 냉각 성형중에 커플링 영역에서 완전히 없어지지 않고 누출되기 쉬운 결합점으로 될 수 있다. 이 결함은, 결합핀이 그 외측상의 환상홈 영역 내에 날카로운 모서리의 팁(tip)을 구비한 적어도 하나의 주변리브(rib)를 갖는다면 없앨수 있다. 이러한 방법에 의하여, 어떠한 길이 방향의 긁힌 자국도 파이프를 가압하는 동안 차단 및 밀봉된다. 주변리브는 가압력이 가장 큰 곳에 적절히 배치된다.

본 발명의 적절한 실시예는 도면에서 부분 종단면으로 나타내어져 있다. 제 1 도 및 제 2 도의 각각은 두개의 파이프를 다른 하나에 결합시키기 위한 커플링 장치를 나타낸다. 각 도면의 왼쪽은 가압링이 가압되기 전의 조립된 상태에서의 커플링 장치에 대한 부품들을 나타내며, 반면에 각 도면의 오른쪽은 완료된 파이프 결합이 도해되어 있다.

제 1 도에 따른 커플링 장치는 각 파이프 결합에 있어 결합편(1), 파이프 이음매(2), 슬리이브(3) 및 가압링(4)으로 구성되어 있다. 결합편(1)은 평활중공 실린더로 형성되어 있으며 곧은 파이프 단부(5)에 삽입되어 있다. 파이프 이음매(2)는, 파이프 단부(5), 슬리이브(3)와 가압링(4)에 직면하는 플랜지(6)를 가진다. 파이프 단부(5)상으로 밀어 올려지는 슬리이브(3)에는 환상의 외부 비이드(7)가 마련되어 있다. 가압링(4)이 화살표 방향으로 가압될때 슬리이브(3)는 변형되어 그에 의해 슬리이브 재료는 비이드 영역(8)에서 반지름 방향의 내부로 이동되고, 파이프 단부(5)와 결합편(1)은 이점에서 환상의 오목부(9)를 가짐과 동시에 가압되어 다른 부분과 누출방지 결합을 이룬다.

가압링(4)은 그 후단부에 환상의 내부 비이드(10)를 가지며, 이 비이드는 가압링이 슬리이브(3)에 가압될 때, 슬리이브 재료를 슬리이브 후단부에서 내측 방사 방향으로 변형시킨다. 동시에, 추가의 환상오목부(11)가 파이프 단부(5)와 결합편(1)에 형성되며, 이들 부품들은 슬리이브 단부에서 가압된다. 가압링(4)의 길이와 그에 따른 오목부(11)의 축 방향 위치에 관련된 결합편(1)의 길이는 결합편(1)의 자유 단이 오목부(11)의 최저점 너머로 돌출되지 않도록 선택된다. 이것은 슬리이브 단부에서 결합편(1)에 가해지는 압력의 정도가 결합편의 단부에서 가장 높도록 보장하며, 그 결과 냉간 압점이 일어난다. 결합편의 단부에서 통과 유동 횡단면의 가능한한 연속적인 변화를 얻기 위하여, 결합편 단부(12)는 어떠한 단면도 갖지 않고 단지 단부 모서리만을 가져야 한다. 이러한 목적을 위해 결합편(1)의 내벽은 적어도 거의 그 외벽과의 교차점까지 점진적으로 넓어진다.

특정의 상황하에서는 외측으로부터 파이프 단부(5)와 파이프이음매(2)사이의 결합점으로 액체 또는 기체 매질이 침투하는 것에 대하여 파이프 이음매(2)의 플랜지(6)에서의 접합을 보호하는 것이 적합할 수 있다. 이 관계에서 가압링(4)에 의한 가압의 결과로서 밀봉이 다시한번 적절히 이루어진다. 이러한 목적을 위해서, 슬리이브(3)는 그 전단부에 가압링(4)이 슬리이브(3)상에 가압될 때 파이프 단부(5)의 모서리 부분(14)상에 내부 방사 방향으로 가압되는 추가의 환상의 외부 비이드(13)를 갖는다.

결합편(1)을 파이프 단부(5)에 용이하게 삽입하도록 하기 위하여 파이프는 모서리부분(14)에서 원추형으로 드릴링 된다.

제 2 도에 따른 커플링 장치는 파이프 이음매(22)이 결합편(21), 슬리이브(23) 그리고 가압링(24)으로 구성되어 있다. 결합편(21)은 중공 실린더 형태로 형성되어 있으며 직선 파이프 단부(25)에 삽입된다. 결합편(21)의 외부에는 가압링(24)에 의해 변형되는 재료를 수용하기 위해서 2개의 환상 홈(35 및 36)이 있다. 파이프 이음매(22)는 파이프 단부(25), 슬리이브(23) 및 가압링(24)에 직면하는 플랜지(26)을 갖는다. 파이프 단부(25)상으로 밀리어지는 슬리이브(23)에는 환상의 외부 비이드(27)가 마련되어 있다. 가압 링(24)이 화살표 방향으로 가압될 때, 슬리이브(23)이 변형되며, 그 때문에 슬리이브 재료는 비이드영역(28)에서 내부 방사방향으로 변형되고, 파이프 단부(25)는 이점에서 환상 오목부(29)를 형성함과 동시에 결합핀(21)과 함께 가압되어 누출방지 결합을 형성하게 된다.

가압링(24)은 그 후단부에 환상의 내부 비이드(30)를 가지며, 이 비이드는 가압링이 슬리이브(23)에 압착될때 슬리이브 후단부에서 내부 방사방향으로 슬리이브 재료를 변형시킨다. 동시에, 추가의 환상 오목부(31)가 파이프 단부(25)와 결합편(21)에 나타나며, 이들 부품들은 슬리이브 단부에서 가압된다. 가압링(24)의 길이와 그에따른 오목부(31)의 축 방향위치에 관련한 결합편(21)의 길이는 결합편(21)의 자유단이 오목부(31)의 최저점 위로 돌출하지 않도록 선택된다. 이것은 슬리이브 단부에서 결합편(21)에 가해지는 압력의 정도가 연결편의 단부에서 최대가 되고 이에의해 냉각 압점이 일어나도록 보장한다. 결합편의 단부에서 통과 유동 횡단면의 가능한한 연속적인 변화를 얻기 위하여 결합편 단부(32)는 어떠한 단면도 갖지 않고 단지 모서리만을 가져야 한다. 이 목적을 위해서 결합편(21)의 내벽은 적어도 거의 그 외벽과의 경계면까지 적어도 점진적으로 넓어져야 한다.

특정 상황하에서, 외측으로부터 파이프 단부(25)와 파이프 이음매(22) 사이의 결합점으로 액체 또는 기체 매질이 침투하는 것에 대하여 파이프 이음매(22)와 플랜지(26)에서의 접합을 보호하는 것이 적절할 수도 있다. 이 점에 있어서, 가압 링(24)에 의한 가압의 결과로써 밀봉이 다시한번 적절히 수행된다. 목적을 위해서 슬리이브(23)는 그 전단부에 가압링(24)이 슬리이브(23)상에 가압될 때 파이프 단부(25)의 모서링(34)상에 내부 방사방향으로 가압되는 추가의 환상 외부비이드(33)를 갖는다.

제 3 도는 파이프 이음매의 추가 실시예를 설명하는 것으로, 이 파이프 이음매는 제 2 도의 파이프 이음매(22)와 유사한 방식으로 각 결합편(41)의 외측 상에 환상 홈(42)을 가진다. 또한 여기에는 환상 홈(42)영역내에 삼각형 횡단면과 그에 의한 날카로운 모서리의 팁을 갖는 2개의 주변 리브가 있다. 파이프들이 가압될 때, 이들 주변 리브(43)는 파이프의 내벽으로 침투한다. 그 결과, 파이프의 내벽상의 길이 방향 긁힌 자국이 차단되어 밀봉된다.

공지된 바와같이, 교환가능한 그리퍼(gripper)를 갖는 특수 핀서들이 파이프 결합을 위하여 사용되는데 설명된 실시예에서는 이들이 가압링 및 파이프 이음매에 플랜지에 부착되거나 또는 2개의 가압링에 부착된다.

상기한 커플링 장치는 모든 형태의 파이프 결합 특히 금속 파이프 및 플라스틱 파이프 모두의 결합에 적당하다.

파이프 이음매는 그곳에 결합될 파이프와 동일의 변형가능한 재료로 구성된다. 커플링 장치는 배관 공사 뿐만 아니라 기계적인 구조물, 예를들어 비계공사(scaffolding)에 사용될 수 있다.

금속 파이프는, 이를테면 알루미늄, 구리 및 이들의 합금, 또는 적당한 형태의 철강재로 이루어질 수 있다.

Claims (8)

1. 파이프 단부에 삽입되고 파이프 이음매(2)에 포함되는 결합편(1)으로 확고한 결합을 형성하기 위하여 가압링(4)이 축 방향으로 이동됨에 의한 띠상의 냉간 성형의 결과로서 파이프 단부(5)가 압착되는 연구적 파이프 결합용 커플링 장치로서, 파이프 단부 상으로 밀리어지게 되며 환상의 외부 비이드(7)를 가지고 가압링이 가압될때 변형되어 슬리이브 재료가 비이드 영역(8)내에서 내부 방사 방향으로 변위되도록 하는 슬리이브(3)와, 그리고 파이프 단부, 슬리이브 및 프레스링에 직면하는 플랜지(6)를 갖는 파이프 이음매를 가지는 커플링 장치에 있어서, 가압링(4)은 그 후단부에 환상의 내부 비이드(10)를 가지며, 상기 비이드(10)는 가압링이 슬리이브(3)에 가압될 때 슬리이브 후단부에서 슬리이브 재료를 내부 방사방향으로 압박하며, 가압링(4)의 길이에 그리고 그에 의하여 슬리이브 후단부에서 발생하고 파이프 단부(5)내에 위치되는 환상 오목부(11)의 축 방향 위치에 관련한 결합편(1)의 길이는 결합편의 자유단(12)이 상기 오목부에 최저점을 넘어서 돌출하지 않도록 선택되는 것을 특징으로 하는 영구적 파이프 결합을 위한 커플링 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 결합편(1)이 평활중공 실린더로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 커플링 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 결합핀(1)의 자유단에서 그 내벽이 적어도 거의 그 외벽과의 교차점까지 점진적으로 넓어지는 것을 특징으로 하는 커플링 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 슬리이브(3)는 그 전단부에 가압링(4)이 슬리이브 상에 가압될때 파이프 단부(5)의 모서리 부분(14)상에 내부 방사 방향으로 압착되는 추가의 환상 외부 비이드(13)를 갖는 것을 특징으로 하는 커플링 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 파이프 이음매(2)가 그에 결합될 파이프와 동일한 변형 가능한 재료로 이루어짐을 특징으로 하는 커플링 장치
6. 제 1 항에 있어서, 결합편(21)이 그 외측에 가압 링(24)에 의해 변형된 재료를 수용하기 위하여 적어도 하나의 환상 홈(35, 36)을 갖는 것을 특징으로 하는 커플링 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 2개의 환상홈(35, 36)이 각각 슬리이브(23)의 외부 비이드(27, 33) 영역내에 위치하는 것을 특징으로 하는 커플링 장치.
8. 제 6 항에 있어서, 결합편(41)의 그 외측상의 환상 홈(42)영역내에, 날카로운 모서리의 팁(tip)을 바람직하게 구비한 적어도 하나의 주변리브(43)를 갖는 것을 특징으로 하는 커플링 장치.

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