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KR102455136B1 - 배관 연결 장치 - Google Patents

배관 연결 장치 Download PDF

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Publication number
KR102455136B1
KR102455136B1 KR1020210163497A KR20210163497A KR102455136B1 KR 102455136 B1 KR102455136 B1 KR 102455136B1 KR 1020210163497 A KR1020210163497 A KR 1020210163497A KR 20210163497 A KR20210163497 A KR 20210163497A KR 102455136 B1 KR102455136 B1 KR 102455136B1
Authority
KR
South Korea
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ferrule
pipe
outer diameter
nut
guide
Prior art date
Application number
KR1020210163497A
Other languages
English (en)
Inventor
허진수
Original Assignee
(주)에트마
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)에트마 filed Critical (주)에트마
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Priority to JP2021208966A priority patent/JP7289905B2/ja
Priority to PCT/KR2021/019721 priority patent/WO2023096018A1/ko
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    • F16L19/06—Joints in which sealing surfaces are pressed together by means of a member, e.g. a swivel nut, screwed on or into one of the joint parts in which radial clamping is obtained by wedging action on non-deformed pipe ends
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Abstract

배관 연결 장치가 제공된다. 이 배관 연결 장치는 바디, 너트 및 페룰을 포함한다. 바디, 너트 및 페룰은 소정의 외경을 갖는 배관을 수용한다. 페룰은 페룰 전방부, 페룰 후방부, 및 페룰 전방부와 페룰 후방부 사이의 페룰 중앙부를 포함하는 일체형 페룰이다. 페룰 중앙부의 두께는 페룰 전방부 및 페룰 후방부의 두께보다 얇고, 페룰 전방부 및 페룰 후방부에서 페룰 중앙부로 갈수록 내경이 커지고, 그리고 페룰은 페룰 전방부 및 페룰 후방부와 페룰 중앙부 사이의 외주 각각에 페룰의 변형을 보강하기 위한 원호 보강부를 갖는다.

Description

배관 연결 장치{Apparatus for Connecting Pipe}
본 발명은 배관 연결 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 구조가 단순하면서도, 밀봉성이 우수한 슬라이드형 배관 연결 장치에 관한 것이다.
배관 연결 장치는 가정이나 산업 현장에서 둘 이상의 배관들을 상호 연결하거나, 배관과 다른 부품을 연결하기 위해 사용된다. 배관은 금속이나 합성수지 등으로 형성되며, 배관을 통해 액체 또는 기체가 이송된다. 먼 거리까지 액체와 기체를 이송하기 위해서는 2개 이상의 배관들은 이음 장치를 이용하여 서로 연결되어야 한다. 액체나 기체가 누설되는 것을 방지하기 위해 이음 장치는 우수한 밀봉성이 요구된다. 이음 장치는 내부 압력 및 외부 충격에 견딜 수 있도록 설계되어야 한다.
일반적인 슬라이드(slide)형 배관 연결 장치는 바디(body), 너트(nut) 및 페룰(ferrule)로 구성된다. 1개의 페룰을 사용하는 바이트 타입(bite-type) 구조와 2개의 페룰들을 사용하는 락 타입(lock-type) 구조가 있다. 1개의 페룰을 사용하는 바이트 타입 구조는 밀봉성이 약하고, 내부 압력 및 외부 충격에 취약하다. 따라서, 고압 액체 이송이나 가스(gas) 이송을 위해서는 2개의 페룰들을 사용하는 락 타입 구조가 주로 이용된다.
도 1은 종래의 락 타입 배관 연결 장치를 도시한다. 종래의 락 타입 배관 연결 장치는 바디(100), 너트(200) 제 1 페룰(310) 및 제 2 페룰(320)로 구성된다. 바디(100)와 너트(200)는 나사 결합에 의해 체결되고, 제 1 페룰(310) 및 제 2 페룰(320)은 바디(100)와 너트(200) 사이에 삽입되어 결합 부위를 밀봉한다.
조립 과정에서, 제 1 페룰(310), 제 2 페룰(320) 및 너트(200)를 관통하도록 배관(미도시)을 삽입한다. 이어서, 배관의 말단을 바디(100) 내부로 삽입한 후, 너트(200)와 바디(100)를 나사 체결한다. 제 1 페룰(310)은 단면이 사다리꼴로 형성되어 밀봉 기능을 수행하고, 제 2 페룰(320)은 제 1 페룰(310)을 너트(200) 내부에 고정하는 역할을 수행한다. 이러한 락 타입 배관 연결 장치는 밀봉성은 우수하나, 구조가 복잡하고, 조립이 번거로우며, 가격이 비싸다.
대한민국 등록특허 제10-2192772호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 구조가 단순하면서도, 밀봉성이 우수한 배관 연결 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 배관 연결 장치를 제공한다. 이 배관 연결 장치는 바디, 너트 및 페룰을 포함할 수 있다. 바디, 너트 및 페룰은 소정의 외경을 갖는 배관을 수용할 수 있다. 페룰은 페룰 전방부, 페룰 후방부, 및 페룰 전방부와 페룰 후방부 사이의 페룰 중앙부를 포함하는 일체형 페룰일 수 있다. 페룰 중앙부의 두께는 페룰 전방부 및 페룰 후방부의 두께보다 얇고, 페룰 전방부 및 페룰 후방부에서 페룰 중앙부로 갈수록 내경이 커지고, 그리고 페룰은 페룰 전방부 및 페룰 후방부와 페룰 중앙부 사이의 외주 각각에 페룰의 변형을 보강하기 위한 원호 보강부를 가질 수 있다.
페룰 전방부의 외측 단부에는 경사면에 해당하는 페룰 외경 유도부가 형성되고, 바디는 내부에 형성된 바디 관통부, 바디 관통부와 연통된 페룰 지지부, 바디 관통부와 페룰 지지부 사이에 형성된 배관 고정부 및 페룰 지지부와 배관 고정부 사이에 형성된 제 1 페룰 유도부를 포함하며, 제 1 페룰 유도부는 페룰 외경 유도부와 대응되는 형상을 가지며, 페룰 외경 유도부는 제 1 페룰 유도부와 면 접촉할 수 있다.
바디 관통부와 배관 고정부 사이에 배관의 삽입 위치를 결정하는 배관 안착부가 형성되고, 바디 관통부의 내경은 배관의 외경보다 작고, 배관 고정부의 내경은 배관의 외경과 같거나 크고, 그리고 배관 안착부의 내경은 배관의 외경과 같거나 작을 수 있다.
바디의 제 1 페룰 유도부를 따라서 페룰의 페룰 전방부가 스웨이징 변형되어 제 1 페룰 유도부와 배관 고정부 사이의 제 1 페룰 힌지부에 의해 배관의 외경을 스웨이징 변형시켜 페룰의 페룰 전방부의 위치가 고정되는 것에 의해 페룰의 페룰 전방부가 밀봉 역할을 수행할 수 있다.
페룰 후방부의 외측 단부는 경사면에 해당하는 페룰 외경 유도부가 형성되고, 너트는 내부에 형성된 도관 고정부, 도관 고정부와 연통되는 너트 나사산 및 도관 고정부와 너트 나사산 사이에 형성된 제 2 페룰 유도부를 포함하며, 제 2 페룰 유도부는 페룰 외경 유도부와 대응되는 형상을 가지며, 페룰 외경 유도부는 제 2 페룰 유도부와 면 접촉할 수 있다.
너트의 제 2 페룰 유도부를 따라서 페룰의 페룰 후방부가 스웨이징 변형되어 제 2 페룰 유도부와 도관 고정부 사이의 제 2 페룰 힌지부에 의해 배관의 외경을 스웨이징 변형시켜 페룰의 페룰 후방부의 위치가 고정되는 것에 의해 페룰의 페룰 후방부가 밀봉 역할을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 과제의 해결 수단에 따르면 배관 연결 장치는 페룰 중앙부의 두께는 페룰 전방부 및 페룰 후방부의 두께보다 얇고, 페룰 전방부 및 페룰 후방부에서 페룰 중앙부로 갈수록 내경이 커지고, 그리고 페룰 전방부 및 페룰 후방부와 페룰 중앙부 사이의 외주 각각에 페룰의 변형을 보강하기 위한 원호 보강부를 갖는, 페룰 전방부, 페룰 후방부, 및 페룰 전방부와 페룰 후방부 사이의 페룰 중앙부를 포함하는 일체형 페룰을 포함함으로써, 단순한 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 조립이 용이하며, 가격 경쟁력이 우수하며, 그리고 우수한 밀봉성과 우수한 내충격성을 갖는 배관 연결 장치가 제공될 수 있다.
즉, 본 발명의 과제의 해결 수단에 따르면 배관 연결 장치는 1개의 페룰을 채용하는 원(one) 페룰 방식이다. 이러한 구조는 종래의 락 타입 장치와 비교하였을 때, 구조가 단순하고, 조립이 용이하며, 가격 경쟁력이 우수할 수 있다. 이에 더하여, 본 발명의 과제의 해결 수단에 따른 배관 연결 장치는 종래의 바이트 타입 장치보다 밀봉성과 내충격성이 우수할 수 있다.
도 1은 종래의 배관 연결 장치를 설명하기 위한 분해 입체도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치를 설명하기 위한 분해 입체도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 나사 결합 전의 배관 연결 장치를 설명하기 위한 분해 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치의 일 구성인 페룰을 설명하기 위한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치의 일 구성인 페룰을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 나사 결합 후의 배관 연결 장치를 설명하기 위한 결합 단면도이다.
도 7은 도 6의 A 부분을 확대한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 따라서, 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 해당 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 다른 도면을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 참조 부호가 표시되지 않았더라도, 다른 도면들을 참조하여 설명될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 바람직한 실시예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다.
하나의 구성 요소(element)가 다른 구성 요소와 '접속된(connected to)' 또는 '결합한(coupled to)'이라고 지칭되는 것은, 다른 구성 요소와 직접적으로 연결된 또는 결합한 경우, 또는 중간에 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 '직접적으로 접속된(directly connected to)' 또는 '직접적으로 결합한(directly coupled to)'으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다. '및/또는'은 언급된 아이템(item)들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
공간적으로 상대적인 용어인 '아래(below)', '밑(beneath)', '하부(lower)', '위(above)', '상부(upper)' 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 장치 또는 구성 요소들과 다른 장치 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 장치의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 장치를 뒤집을 경우, 다른 장치의 '아래(below)' 또는 '밑(beneath)'으로 기술된 장치는 다른 장치의 '위(above)'에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 '아래'는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 장치는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나(rounded) 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 장치의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
한편, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 왼쪽을 전방으로, 오른쪽을 후방으로, 위쪽을 상방으로 그리고 아래쪽을 하방으로 하여 설명된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치를 설명하기 위한 분해 입체도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 나사 결합 전의 배관 연결 장치를 설명하기 위한 분해 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치의 일 구성인 페룰을 설명하기 위한 정면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치의 일 구성인 페룰을 설명하기 위한 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 나사 결합 후의 배관 연결 장치를 설명하기 위한 결합 단면도이고, 그리고 도 7은 도 6의 A 부분을 확대한 단면도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 배관 연결 장치는 바디(10), 너트(20) 및 페룰(30)을 포함할 수 있다. 바디(10)와 너트(20)는 나사 결합에 의해 서로 결합될 수 있다. 페룰(30)은 바디(10)와 너트(20) 사이에 삽입되어 결합 부위를 밀봉할 수 있다.
페룰(30)은 바디(10)와 결합되는 페룰 전방부(31), 너트(20)와 결합되는 페룰 후방부(32), 및 페룰 전방부(31)와 페룰 후방부(32) 사이에 형성된 페룰 중앙부(33)를 포함할 수 있다. 페룰 전방부(31), 페룰 후방부(32) 및 페룰 중앙부(33)는 일체형으로 이루어질 수 있다.
바디(10)와 너트(20)가 나사 결합된 상태에서, 페룰 전방부(31)는 배관(40)과 바디(10) 사이를 밀봉하고 배관(40)을 고정하는 기능을 수행할 수 있다. 페룰 후방부(32)는 배관(40)과 너트(40) 사이를 밀봉하고 배관(40)을 고정하여 배관(40)이 중력 방향으로 이탈하는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 페룰 중앙부(33)는 배관(40)을 연결하여 피팅(fitting)을 할 때에 발생하는 활하중을 보상하고 외부에서 가해지는 충격을 흡수하는 역할을 수행할 수 있다.
페룰 중앙부(33)의 두께는 페룰 전방부(31)의 두께보다 얇고, 그리고 페룰 후방부(32)의 두께보다 얇게 형성될 수 있다. 이러한 구조에서, 페룰 중앙부(33)의 두께가 페룰 전방부(31) 및 페룰 후방부(32)보다 얇아서 페룰(30)에 수평 방향(바디(10)와 너트(20)의 나사 결합 방향)으로 페룰(30)에 압력이 가해지면, 페룰 전방부(31)와 페룰 후방부(32)가 페룰 중앙부(33)로 압축되면서 페룰 중앙부(33)가 외부로 솟아나는 변형이 일어날 수 있다. 이에 대한 보다 자세한 내용이 후술된다.
페룰(30)은 페룰 전방부(31)에서 페룰 중앙부(33)로 갈수록 내경이 커지를 형태를 가질 수 있다. 마찬가지로, 페룰(30)은 페룰 후방부(32)에서 페룰 중앙부(33)로 갈수록 내경이 커지는 형태를 가질 수 있다. 그리고 페룰(30)은 페룰 전방부(31) 및 페룰 후방부(32)와 페룰 중앙부(33) 사이의 외주 각각에 페룰(30)의 변형을 보강하기 위한 원호 보강부(35)를 가질 수 있다.
페룰(30)의 페룰 중앙부(33)는 페룰(30)의 힘의 균형을 유도하며, 소재의 고유한 탄성을 이용하여 활하중을 보상하는 역할을 수행한 수 있다. 이러한 구조에서는 페룰(30)의 페룰 중앙부(33)의 내충격도가 가장 취약하다. 따라서 외부 압력이 페룰(30)에 작용하면, 내충격성 값이 낮은 페룰 중앙부(33)가 외부로 밀려나면서, 페룰 전방부(31)와 페룰 후방부(32)가 중앙으로 압축되면서, 페룰(30)의 형상이 변형될 수 있다. 여기서, 페룰(30)의 원호 보강부들(35)은 페룰 전방부(31)와 페룰 후방부(32)가 중앙으로 압축되는 것을 원활하게 하여 페룰(30)의 변형을 보강하기 위한 것이다.
페룰 전방부(31) 및 페룰 후방부(32) 각각의 외측 단부에는 페룰 외경 유도부(34)가 형성될 수 있다. 페룰 전방부(31)의 페룰 외경 유도부(34)는 바디(10)의 제 1 페룰 유도부(13)와 접촉하며, 서로 대응되는 형상을 가질 수 있다. 마찬가지로, 페룰 후방부(32)의 페룰 외경 유도부(34)는 너트(20)의 제 2 페룰 유도부(23)와 접촉하며, 서로 대응되는 형상을 가질 수 있다.
페룰 전방부(31)는 바디(10)의 제 1 페룰 유도부(13)를 따라서 스웨이징(swaging) 변형되어 제 1 페룰 유도부(13)와 배관 고정부(16) 사이의 제 1 페룰 힌지(hinge)부(15)에 의해 배관(40)의 외경을 스웨이징 변형시켜 페룰(30)의 페룰 전방부(31)의 위치가 고정되는 것에 의해 페룰 전방부(31)가 배관(40)과 바디(10) 사이를 밀봉하는 역할을 수행할 수 있다.
마찬가지로, 페룰 후방부(32)는 너트(20)의 제 2 페룰 유도부(23)를 따라서 스웨이징 변형되어 제 2 페룰 유도부(23)와 도관 고정부(21) 사이의 제 2 페룰 힌지부(25)에 의해 배관(40)의 외경을 스웨이징 변형시켜 페룰(30)의 페룰 후방부(32)의 위치가 고정되는 것에 의해 페룰 후방부(32)가 배관(40)과 너트(20) 사이를 밀봉하는 역할을 수행할 수 있다.
페룰(30)의 재료는 합성수지(예를 들어, 폴리염화비닐(PolyVinyl Chloride : PVC)), 금속(예를 들어, 구리(Cu), 알루미늄(Al) 또는 황동), 스레인레스 강(STainless Steel : STS) 등을 사용할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것을 아니다.
바디(10)는 내부에 형성된 바디 관통부(18), 바디 관통부(18)와 연통된 페룰 지지부(14), 바디 관통부(18)와 페룰 지지부(14) 사이에 형성된 배관 고정부(16) 및 페룰 지지부(14)와 배광 고정부(16) 사이에 형성된 제 1 페룰 유도부(13)를 포함할 수 있다.
바디(10)의 제 1 페룰 유도부(13)는 페룰(30)의 페룰 전방부(31)의 페룰 외경 유도부(34)와 접촉하여 서로 대응되는 형상을 가질 수 있다. 제 1 페룰 유도부(13)는 페룰 전방부(31)의 스웨이징 변형을 유도하여 페룰(30)을 고정하고, 바디(10)와 페룰(30) 사이를 밀봉할 수 있다.
바디(10)는 소정의 외경을 갖는 배관(40)을 수용 가능하도록 형성될 수 있다. 바디 관통부(18)의 내경은 배관 고정부(16)의 내경보다 작고, 페룰 지지부(14)의 내경은 배관 고정부(16)의 내경보다 클 수 있다. 배관 고정부(16)와 바디 관통부(18) 사이에는 배관 안찬부(11)가 형성될 수 있다.
바디 관통부(18)의 내경은 배관(40)의 외경보다 작고, 배관 고정부(16)의 내경은 배관(40)의 외경과 같거나 크게 형성될 수 있다. 배관 안착부(11)의 내경은 배관(40)의 외경과 같거나 작을 수 있다. 배관 안착부(11)는 바디 관통부(18)에 가까울수록 내경이 줄어드는 테이퍼 구조(tapered structure)로 형성될 수 있다. 배관 고정부(16)와 배관 안착부(11)는 외부 충격으로 인한 배관(40)의 흔들림을 최소화하도록 설계될 수 있다.
이러한 구조에서 배관(40)은 배관 안착부(11)까지 삽입된 후 고정될 수 있다. 즉, 배관 안착부(11)가 배관(40)의 삽입 위치를 결정할 수 있다. 바디 관통부(18)의 내경, 배관 안착부(11)의 내경, 배관 고정부(16)의 내경 및 배관(40)의 외경의 상호 관계로 인해 배관(40)과 바디(10)의 밀봉성이 향상될 수 있다.
바디(10)의 외주부에는 바디 나사산(12)과 바디 돌출부(17)가 형성될 수 있다. 바디 돌출부(17)는, 예를 들어, 육각 형상일 수 있다.
조립 과정에서 바디(10)와 너트(20)가 나사 결합되면, 페룰(30)은 배관 고정부(16)와 제 1 페룰 유도부(13)의 경계면에서 위치가 고정될 수 있다. 즉, 배관 고정부(16)와 제 1 페룰 유도부(13)의 경계면이 제 1 페룰 힌지부(15) 역할을 수행할 수 있다.
바디(10)의 재료는 합성수지(예를 들어, 폴리염화비닐), 금속(예를 들어, 구리, 알루미늄 또는 황동), 스레인레스 강 등을 사용할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것을 아니다.
너트(20)는 내부에 형성된 도관 고정부(21), 도관 고정부(21)와 연통되는 너트 나사산(22) 및 도관 고정부(21)와 너트 나사산(22) 사이에 형성된 제 2 페룰 유도부(23)를 포함할 수 있다.
너트(20)의 제 2 페룰 유도부(23)는 페룰(30)의 페룰 후방부(32)의 페룰 외경 유도부(34)와 접촉하며, 서로 대응되는 형상을 가질 수 있다.
페룰(30)은 도관 고정부(21)와 제 2 페룰 유도부(23)의 경계면에서 위치가 고정될 수 있다. 즉, 도관 고정부(21)와 제 2 페룰 유도부(15)의 경계면이 제 2 페룰 힌지부(25) 역할을 수행할 수 있다.
너트(20)는 소정의 외경을 갖는 배관(40)을 수용 가능하도록 설계될 수 있다. 도관 고정부(21)의 내경은 수용 대상 배관(40)의 외경과 동일하거나 크게 형성될 수 있다. 도관 고정부(21)는 외부 충격으로 인해 배관(40)의 흔들림을 줄여주는 역할을 수행할 수 있다.
너트 나사산(22)의 내경은 수용 대상 배관(40)의 외경보다 클 수 있다. 너트 나사산(22)은 바디(10)의 외주면에 형성된 바디 나사산(12)과 나사 결합되어 바디(10)와 너트(20)를 조립할 수 있다.
너트(20)의 재료는 합성수지(예를 들어, 폴리염화비닐), 금속(예를 들어, 구리, 알루미늄 또는 황동), 스레인레스 강 등을 사용할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것을 아니다.
제품 피팅의 일관성을 위해서, 배관(40)의 선단부에 버(burr)가 없도록 조치한 후에, 조립을 진행하는 것이 좋다. 배관(40)의 안정적인 위치를 유도하기 위해서, 배관(40)이 너트(20)와 페룰(30)의 내부를 통과하여 바디(10)의 안쪽 배관 안착부(11)까지 삽입시킬 수 있다.
제품 피팅을 할 때에 배관(40)이 제자리에서 잘 유지되어 있는지 확인하기 위한 마킹(marking)을 표시한 후에 진행할 수 있다. 가조립 상태의 제품을 기본 치수에 대한 거리 값을 확인한 후, 배관(40)에 대한 피팅 작업을 진행할 수 있다. 바디(10)와 너트(20)를 나사 결합하는 것으로 조립이 완료될 수 있다.
조립이 제대로 완료되었는지 확인하기 위해, 바디(10)와 너트(20) 사이의 거리를 게이지(gauge)로 확인한 후, 완료 위치에 확인 마킹이 실시될 수 있다. 조립이 완료된 제품은 너트(20)와 바디(10) 사이의 틈새를 게이지를 이용하여 확인하는 것에 의해 최종 점검이 완료될 수 있다. 예를 들어, 제품은, 바디(10)와 너트(20) 사이의 거리가 2 ~ 2.3 mm로 유지한 가조립 상태로 판매될 수 있고, 설비 과정에서 조립이 완료되면, 바디(10)와 너트(20) 사이의 거리가 0.7 mm 전후가 되도록 설계될 수 있다.
먼저, 너트(20)와 페룰(30)의 피팅이 이루어질 수 있다. 배관(40)에 너트(20)가 끼워질 수 있다. 이어서, 배관(40)에 페룰(30)을 끼운 후, 페룰(30)이 너트(20) 내부에 고정되도록 한다.
너트(20)의 내부에 배관(40)을 삽입하여 배관(40)이 도관 고정부(21), 제 2 페룰 유도부(23) 및 너트 나사산(22)을 관통하도록 할 수 있다. 이어서, 페룰(30)의 내부에 배관(40)이 삽입될 수 있다.
페룰(30)의 페룰 후방부(32)의 페룰 외경 유도부(34)가 너트(20)의 제 2 페룰 유도부(23)와 접촉됨으로써, 페룰(30)이 너트(20)에 고정될 수 있다.
이어서, 배관(40)이 바디(10)의 내부에 삽입될 수 있다. 페룰(30)이 바디(10)에 고정되도록 한 후, 바디(10)와 너트(20)가 나사 결합될 수 있다. 바디(10)의 외주면에 형성된 바디 나사산(12)은 너트(20)의 내주면에 형성된 너트 나사산(22)과 결합될 수 있다.
이어서, 배관(40)이 배관 안착부(11)에 도달할 때까지 토크 렌치(torque wrench)를 이용하여, 너트(20)가 나사 결합 방향으로 조여질 수 있다. 너트(20)의 내주면에 형성된 암나사인 너트 나사산(22)과 바디(10)의 외주면에 형성된 수나사인 바디 나사산(12)이 결합되어 기계적으로 조립될 수 있다. 페룰(30)도 나사 결합 방향으로 이동할 수 있다.
배관(40)이 배관 안착부(11)에 도달하면, 페룰(30)의 페룰 전방부(31)의 페룰 외경 유도부(34)가 바디(10)의 제 1 페룰 유도부(13)와 접촉될 수 있다. 페룰(30)의 페룰 전방부(31)의 페룰 외경 유도부(34)는 바디(10)의 제 1 페룰 유도부(13)와 접촉된 후, 그 위치에서 고정될 수 있다. 여기서, 페룰(30)의 페룰 전방부(31)의 페룰 외경 유도부(34)는 바디(10)의 제 1 페룰 유도부(13)와 면 접촉할 수 있다. 이에 따라, 페룰(30)이 배관(40)과 바디(10) 사이를 밀봉하는 성능이 향상될 수 있다.
마찬가지로, 배관(40)이 배관 안착부(11)에 도달하면, 페룰(30)의 페룰 후방부(32)의 페룰 외경 유도부(34)가 너트(20)의 제 2 페룰 유도부(23)와 접촉된 상태로 고정될 수 있다. 여기서, 페룰(30)의 페룰 후방부(32)의 페룰 외경 유도부(34)는 너트(20)의 제 2 페룰 유도부(23)와 면 접촉할 수 있다. 이에 따라, 페룰(30)이 배관(40)과 너트(20) 사이를 밀봉하는 성능이 향상될 수 있다.
제품의 조립이 완료된 상태에서 바디(10)와 너트(20)의 간격은, 예를 들어, 0.7 mm 가량 또는 그 이하일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
바디(10)와 너트(20)가 나사 결합되면, 페룰(30)에 나사 결합 방향으로 압력이 가해질 수 있다. 페룰(30)의 페룰 중앙부(33)의 두께가 페룰 전방부(31) 및 페룰 후방부(32)의 두께보다 얇기 때문에, 내충격 값에 대해서도 페룰 중앙부(33)가 가장 취약하다. 따라서, 외부 압력이 페룰(30)에 작용하면 내충격 값이 낮은 페룰 중앙부(33)가 찌그러지면서 페룰 전방부(31)와 페룰 후방부(32)가 중앙으로 압축 이동할 수 있다. 그 결과, 페룰 중앙부(33)의 외주면이 외부로 밀려 솟아나는 압축 변형인 스웨이징이 일어날 수 있다. 이에 따라, 배관(40)이 배관 연결 장치에 의해 고정 및 피팅될 수 있다.
페룰(30)에 나사 결합 방향으로 압력이 가해지면, 바디(10)의 제 1 페룰 유도부(13)와 맞닿은 페룰(30)의 페룰 전방부(31)의 외측 단부가 스웨이징 변형되어 배관(40)의 외주부에 박힐 수 있다. 그 결과, 배관(40)의 외경을 스웨이징 변형시켜 배관(40)의 위치가 고정될 수 있다. 또한, 페룰(30)의 페룰 중앙부(33)가 나사 결합 방향에 수직인 방향으로 외부로 밀려나면서 페룰 전방부(31)의 페룰 외경 유도부(34)가 바디(10)의 내주면과 접촉하게 될 수 있다. 즉, 페룰(30)의 페룰 전방부(31)의 페룰 외경 유도부(34)는 바디(10)의 제 1 페룰 유도부(13)와 면 접촉할 수 있다.
마찬가지로, 페룰(30)에 나사 결합 방향으로 압력이 가해지면, 너트(20)의 제 2 페룰 유도부(23)와 맞닿는 페룰(30)의 페룰 후방부(32)의 외측 단부가 스웨이징 변형되어 배관(40)의 외주부에 박힐 수 있다. 그 결과, 배관(40)의 외경을 스웨이징 변형시켜 배관(40)의 위치가 고정될 수 있다. 또한, 페룰(30)의 페룰 중앙부(33)가 나사 결합 방향에 수직인 방향으로 외부로 밀려나면서 페룰 후방부(32)의 페룰 외경 유도부(34)가 너트(20)의 내주면과 접촉하게 될 수 있다. 즉, 페룰(30)의 페룰 후방부(32)의 페룰 외경 유도부(34)는 너트(20)의 제 2 페룰 유도부(23)와 면 접촉할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치의 페룰(30)은 실시간으로 변하는 활하중을 내부적으로 흡수하여 보상할 수 있는 기하학적 구조로 설계되었다. 즉, 외부 충격이 가해지면 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치의 페룰(30)은 그 충격을 흡수하여 바디(10) 및 너트(20)와의 밀봉성을 더욱 향상시키는 형태로 자체 형상을 변형시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치는 일체형 페룰(30)이 너트(20)와 경사 결합하고, 그리고 바디(10)와도 경사 결합하는 구조를 가질 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치는 구조가 간단하고, 그리고 조립이 용이할 수 있다. 또한, 페룰(30)에 외부 충격이 가해지면, 페룰(30)의 양 단부들인 페룰 전방부(31) 및 페룰 후방부(32)가 페룰 중앙부(33)로 압축 변형되면서 밀봉성과 내충격성이 증대되는 구조를 가질 수 있다.
종래의 락 타입 배관 연결 장치에서는 두 개의 페룰들이 사용되었다. 두 개의 페룰들은 각각 다른 역할을 수행하였다. 도 1을 다시 참조하면, 제 1 페룰(310)은 제 2 페룰(320)의 외경을 줄이고, 그리고 바디(100)와 제 2 페룰(320) 사이를 밀봉한다. 제 2 페룰(320)은 배관을 고정하고, 그리고 너트(200)와 제 1 페룰(310) 사이를 밀봉한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치는 일체형 페룰(30)을 채용함으로써, 종래의 두 개 혹은 그 이상의 페룰들이 수행하던 여러 가지 기능을 일체형 페룰(30) 하나가 동시에 수행할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치의 페룰(30)은 페룰 전방부(31), 페룰 후방부(32) 및 페룰 중앙부(33)가 일체형으로 형성되어 있다. 페룰 전방부(31)는 배관(40)과 바디(10) 사이를 밀봉하고, 그리고 배관(40)을 고정하는 기능을 수행할 수 있다. 페룰 후방부(32)는 배관(40)과 너트(20) 사이를 밀봉하고, 그리고 배관을 고정하여 배관(40)이 중력 방향으로 이탈하는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 페룰 중앙부(33)는 배관(40)을 피팅할 때에 발생하는 활하중을 보상하고, 그리고 외부에서 가해지는 충격을 흡수하는 역할을 수행할 수 있다.
바디(10)와 너트(20)의 나사 결합에 의해 압축 고정된 페룰(30)은 바디(10)의 내경에 삽입된 상태로 지지되면, 상하 하중 분리에 따른 힘의 분배 역할을 수행할 수 있다. 페룰 중앙부(33)는 페룰 전방부(31)와 페룰 후방부(32)에서 제품을 조립할 때에 발생하는 하중을 기하학적 구조 및 소재의 탄성을 이용하여 외부 충격을 흡수하고 완충하는 역할을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치는 두 개 혹은 그 이상의 페룰들을 포함하는 종래의 배관 연결 장치에 비해, 구성이 간단하고, 조립이 용이하며 가격 경쟁력이 높을 수 있다. 또한, 관리와 부품 교체가 용이할 수 있다. 두 개 혹은 그 이상의 페룰들이 조합된 종래의 배관 연결 장치에 비해, 누수 가능성이 작고, 외부 충격에 강할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치의 페룰(30)은 그 기하학적 구조로 인해 배관(40)의 진동 및 응력으로부터 압력, 밀봉 및 피로 내성에 관한 양호한 성능 특성을 보인다. 또한, 활하중을 매우 효과적으로 보상할 수 있다. 종래의 배관 연결 장치에 비해, 외부에서 가해지는 충격 흡수 성능이 뛰어나다. 초고압 밀봉 성능과 활하중 보완 성능을 동시에 구현할 수 있는 획기적인 기술이다.
또한, 본 발명이 일 실시예에 따른 배관 연결 장치는 본 출원인이 출원 등록한 특허문헌 0001의 배관 연결 장치를 조립하기 위해서는 17.5 kg 이내의 토크 값이 필요한 반면, 5.3 ~ 5.9 kg 정도의 토크 값으로 조립이 가능할 수 있다.
게다가, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치는 제 1 및 제 2 페룰 유도부들(13 및 23)과 제 1 및 제 2 힌지부들(15 및 25)을 포함함으로써, 진동 흡수 구간이 특허문헌 0001의 배관 연결 장치의 제 1 및 제 2 페룰 유도부들(13 및 23)에 있었지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치는 이러한 진동 흡수 구간이 페룰(30)의 페룰 전방부(31) 및 페룰 후방부(32)와 페룰 중앙부(33) 사이에 형성된 원호 보강부들(35)에 의해 이루어질 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치의 페룰(30)은 그 기하학적 구조로 인해 배관(40)의 진동 및 응력으로부터 압력, 밀봉 및 피로 내성에 관한 양호한 성능 특성을 보인다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치는 페룰 중앙부의 두께는 페룰 전방부 및 페룰 후방부의 두께보다 얇고, 페룰 전방부 및 페룰 후방부에서 페룰 중앙부로 갈수록 내경이 커지고, 그리고 페룰 전방부 및 페룰 후방부와 페룰 중앙부 사이의 외주 각각에 페룰의 변형을 보강하기 위한 원호 보강부를 갖는, 페룰 전방부, 페룰 후방부, 및 페룰 전방부와 페룰 후방부 사이의 페룰 중앙부를 포함하는 일체형 페룰을 포함함으로써, 단순한 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 조립이 용이하며, 가격 경쟁력이 우수하며, 그리고 우수한 밀봉성과 우수한 내충격성을 갖는 배관 연결 장치가 제공될 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10 : 바디
11 : 배관 안착부
12 : 바디 나사산
13, 23 : 제 1, 제 2 페룰 유도부
14 : 페룰 지지부
15, 25 : 제 1, 제 2 페룰 힌지부
16 : 배관 고정부
17 : 바디 돌출부
18 : 바디 관통부
20 : 너트
21 : 도관 고정부
22 : 너트 나사산
30 : 페룰
31 : 페룰 전방부
32 : 페룰 후방부
33 : 페룰 중앙부
34 : 페룰 외경 유도부
35 : 원호 보강부

Claims (6)

  1. 바디;
    너트; 및
    페룰을 포함하되,
    상기 바디, 상기 너트 및 상기 페룰은 소정의 외경을 갖는 배관을 수용하고,
    상기 페룰은 페룰 전방부, 페룰 후방부, 및 상기 페룰 전방부와 상기 페룰 후방부 사이의 페룰 중앙부를 포함하는 일체형 페룰이며,
    상기 페룰 중앙부의 두께는 상기 페룰 전방부 및 상기 페룰 후방부의 두께보다 얇고,
    상기 페룰 전방부 및 상기 페룰 후방부에서 상기 페룰 중앙부로 갈수록 내경이 커지고, 그리고
    상기 페룰은 상기 페룰 전방부 및 상기 페룰 후방부와 상기 페룰 중앙부 사이의 외주 각각에 상기 페룰의 변형을 보강하기 위한 원호 보강부를 갖고,
    상기 페룰 전방부의 외측 단부에는 경사면에 해당하는 페룰 외경 유도부가 형성되고,
    상기 바디는 내부에 형성된 바디 관통부, 상기 바디 관통부와 연통된 페룰 지지부, 상기 바디 관통부와 상기 페룰 지지부 사이에 형성된 배관 고정부 및 상기 페룰 지지부와 상기 배관 고정부 사이에 형성된 제 1 페룰 유도부를 포함하며,
    상기 제 1 페룰 유도부는 상기 페룰 외경 유도부와 대응되는 형상을 가지며, 상기 페룰 외경 유도부는 상기 제 1 페룰 유도부와 면 접촉하며,
    상기 페룰 후방부의 외측 단부는 경사면에 해당하는 페룰 외경 유도부가 형성되고,
    상기 너트는 내부에 형성된 도관 고정부, 상기 도관 고정부와 연통되는 너트 나사산 및 상기 도관 고정부와 상기 너트 나사산 사이에 형성된 제 2 페룰 유도부를 포함하며,
    상기 제 2 페룰 유도부는 상기 페룰 외경 유도부와 대응되는 형상을 가지며, 상기 페룰 외경 유도부는 상기 제 2 페룰 유도부와 면 접촉하는 배관 연결 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 바디 관통부와 상기 배관 고정부 사이에 상기 배관의 삽입 위치를 결정하는 배관 안착부가 형성되고,
    상기 바디 관통부의 내경은 상기 배관의 외경보다 작고,
    상기 배관 고정부의 내경은 상기 배관의 상기 외경과 같거나 크고, 그리고
    상기 배관 안착부의 내경은 상기 배관의 상기 외경과 같거나 작은 배관 연결 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 바디의 상기 제 1 페룰 유도부를 따라서 상기 페룰의 상기 페룰 전방부가 스웨이징 변형되어 상기 제 1 페룰 유도부와 상기 배관 고정부 사이의 제 1 페룰 힌지부에 의해 상기 배관의 상기 외경을 스웨이징 변형시켜 상기 페룰의 상기 페룰 전방부의 위치가 고정되는 것에 의해 상기 페룰의 상기 페룰 전방부가 밀봉하는 역할을 수행하는 배관 연결 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 너트의 상기 제 2 페룰 유도부를 따라서 상기 페룰의 상기 페룰 후방부가 스웨이징 변형되어 상기 제 2 페룰 유도부와 상기 도관 고정부 사이의 제 2 페룰 힌지부에 의해 상기 배관의 외경을 스웨이징 변형시켜 상기 페룰의 상기 페룰 후방부의 위치가 고정되는 것에 의해 상기 페룰의 상기 페룰 후방부가 밀봉하는 역할을 수행하는 배관 연결 장치.
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