KR200372069Y1

KR200372069Y1 - 복합재료 압력용기의 날개형 금속성 노즐보스의 결합구조

Info

Publication number: KR200372069Y1
Application number: KR20-2004-0028845U
Authority: KR
Inventors: 김병하; 김만종
Original assignee: 주식회사 태용; 섬진이에스티 주식회사
Priority date: 2004-10-12
Filing date: 2004-10-12
Publication date: 2005-01-10

Abstract

본 고안은 내부가 빈 원통형상의 노즐머리부(11)의 하부에 외측으로 원판상으로 돌출되는 날개부(14)가 형성되며 상기 노즐머리부(11)의 외주면과 날개부(14)의 상측과 하측에 원주형의 체결홈(13)이 형성되며 날개부(14)의 둘레와 하부에 소정간격으로 회전방지홈이 형성되는 노즐보스(10)와; 합성수지재로 통형상을 이루게 되며 일측 또는 양측말단에 관통공이 형성되고 상기 관통공에 상기 노즐보스(10)가 결합되어 상기 노즐보스(10)의 노즐머리부(11)의 외주면과 상기 날개부(14)의 상하측 표면에 밀착되는 플라스틱라이너(20)와; 상기 합성수지재 플라스틱라이너(20)의 외부에 감겨 내압성을 높이게 되는 섬유와; 외주면 상측에 나사가 형성되며 내부가 빈 원통형상을 이루게 되며 하부의 말단이 외측으로 원판상으로 돌출되는 돌출부가 형성되어 상기 노즐보스(10)의 하부에 상부가 삽입되어 나사결합되는 하부체결부재(40)와; 내주면에 나사산이 형성되어 상기 노즐보스(10)의 상부 말단 외주면에 형성된 나사부(12)와 결합되는 상부체결부재(40)를; 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복합재료 압력용기의 날개형 금속성 노즐보스의 결합구조에 관한 것이다.

이에따라 플라스틱라이너(20)와 노즐보스(10)를 견고하게 밀착시킬 수 있으며 내부의 가스가 누출되는 것을 방지할 수 있다는 효과가 있다.

Description

복합재료 압력용기의 날개형 금속성 노즐보스의 결합구조{Uniting Structure of Fan Type metal nozzle-boss for the high pressurecomposite vessel}

본 고안은 복합재료 압력용기에 관한 것으로 보다 상세하게는 노즐보스(10)의 상하부에 체결부재를 결합시켜 상기 노즐보스(10)에 압력용기가 보다 밀착되도록 구성한 복합재료 압력용기의 날개형 금속성 노즐보스의 결합구조에 관한 것이다.

고압의 가스를 보관하기위해서 종래의 압력용기는 금속재로 제작되었다. 그러나 상기와 같은 금속재 압력용기는 중량이 무거우며 부식에 매우 약하고 제조원가도 높다는 단점이 있다. 이를 해결하기위해 합성수지를 사용하여 플라스틱라이너를 제작하게된다. 상기와 같은 합성수지를 사용한 플라스틱라이너의 경우 가벼우며 내부식성을 지니고 있으며 반복적인 충전에서도 피로에 의한 강도저하가 발생하지 않는 등 우수한 성질을 가지고 있다.

상기 합성수지재의 플라스틱라이너의 노즐은 금속재를 사용하여야 한다. 그러나 상기와 같은 합성수지 플라스틱라이너는 금속소재의 노즐과 합성수지재인 플라스틱라이너의 접합시 접착제를 사용할 수 없으므로 금속소재로 이루어진 노즐보스와 플라스틱라이너사이의 틈으로 가스가 누설될 우려가 있다.

이를 해결하기위해 한국 등록실용신안공보 제 20-0315902호에서는 상기 복합재료 압력용기 날개형 금속성 노즐보스를 개시하고 있다. 상기 노즐보스는 날개부의 상하측에 지지홈과 걸림요부를 형성하도록 하여 플라스틱라이너와 고정되도록 하며 특히 상측에 지지홈과 비틀림방지홈을 설치하여 사출시 보다 강하게 결합하도록 구성되어있다.

그러나 상기와 같은 구성된 노즐보스는 금속소재인 노즐보스와 플라스틱라이너가 단순히 인접하고 있는 상태이므로 외부충격등에 의해 상기 노즐보스와 플라스틱라이너간의 틈이 발생하여 가스가 누출될 우려가 있다는 문제점이 있다. 또한 상기 노즐보스의 날개부 상하는 플라스틱라이너의 두께가 얇으므로 충격에 의해 파손되어 상기 노즐보스가 플라스틱라이너 내측 또는 외측으로 이동할 우려가 있다는 문제점이 있다.

본 고안은 상기의 문제점을 해결하기위해 안출된 것으로 노즐보스(10)가 플라스틱라이너(20)에 완전히 밀착되어 가스의 누출이 방지되며 결합이 견고하게 유지되어 외부의 충격이나 내부의 압력에 의해 상기 노즐보스(10)가 분리되는 것을 방지할 수 있는 복합재료 압력용기의 날개형 금속성 노즐보스의 결합구조를 제공하는 것을 주목적으로 한다.

도1 : 본 고안의 일실시예에 따른 복합재료 압력용기의 단면도

도2 : 본 고안의 일실시예에 따른 날개형 금속성 노즐보스의 부분사시도

도3 : 본 고안의 일실시예에 따른 날개형 금속성 노즐보스의 저면도

도4 : 본 고안의 일실시예에 따른 복합재료 압력용기의 부분단면도

도5 : 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 복합재료 압력용기의 부분단면도

도6 : 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 복합재료 압력용기의 부분단면도

도7 : 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 복합재료 압력용기의 부분단면도

<도면의 주요부에 사용된 기호의 설명>

10 : 노즐보스 20 : 플라스틱라이너

30 : 복합재 40 : 하부체결부재

50 : 상부체결부재 60 : 오링

본 고안은 상기의 문제점을 해결하기위해 안출된 것으로 내부가 빈 원통형상의 노즐머리부(11)의 하부에 외측으로 원판상으로 돌출되는 날개부(14)가 형성되며 상기 노즐머리부(11)의 외주면과 날개부(14)의 상측과 하측에 원주형의 체결홈(13)이 형성되며 날개부(14)의 둘레와 하부에 소정간격으로 회전방지홈이 형성되는 노즐보스(10)와; 합성수지재로 통형상을 이루게 되며 일측 또는 양측말단에 관통공이 형성되고 상기 관통공에 상기 노즐보스(10)가 결합되어 상기 노즐보스(10)의 노즐머리부(11)의 외주면과 상기 날개부(14)의 상하측 표면에 밀착되는 플라스틱라이너(20)와; 상기 합성수지재 플라스틱라이너(20)의 외부에 감겨 내압성을 높이게 되는 복합재(30)와; 외주면 상측에 나사가 형성되며 내부가 빈 원통형상을 이루게 되며하부의 말단이 외측으로 원판상으로 돌출되는 돌출부가 형성되어 상기 노즐보스(10)의 하부에 상부가 삽입되어 나사결합되는 하부체결부재(40)와; 내주면에 나사산이 형성되어 상기 노즐보스(10)의 상부 말단 외주면에 형성된 나사부(12)와 결합되는 상부체결부재(40);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복합재료 압력용기의 날개형 금속성 노즐보스의 결합구조를 기술적 요지로 한다.

바람직하게는 상기 노즐보스(10)는 상기 플라스틱라이너(20)와 결합전 가열된 후 상기 플라스틱라이너(20)와 동일한 소재의 분말이 표면에 융착되어 상기 플라스틱라이너(20)와의 결합이 용이하도록 하는 것을 특징으로 하게된다.

바람직하게는 상기 노즐보스(10)는 상기 나사부(12) 외주면의 지름이 노즐머리부(11)의 외주면 지름보다 작게 형성되어 상기 플라스틱라이너(20)의 경사부(21) 말단이 상기 나사부(12)의 하측으로 절곡되어 결합되는 것을 특징으로 하게된다.

바람직하게는 상기 체결홈(13)은 내측으로 갈수록 폭이 넓어지도록 형성되며 외측의 일측은 타측방향으로 돌출되는 것을 특징으로 하게된다.

바람직하게는 상기 플라스틱라이너(20)는 상기 노즐보스(10)가 결합되는 반구형부분과 내부가 빈 원통형상을 이루는 부분을 결합하여 제작하게 되는 것을 특징으로 하게된다.

바람직하게는 상기 하부체결부재(40)는 돌출부의 상측에 원주형의 오링홈(41)이 형성되어 상기 플라스틱라이너(20)와 상기 돌출부사이에 오링(60)이 결합되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 하부체결부재(40)의 돌출부는 상부에 테이퍼진 홈이 형성되어 상기 날개부(14)의 하측에 결합된 상기 플라스틱라이너(20)의 하부 내측 말단이 하측으로 경사를 이루며 돌출된 제2경사부(22)를 밀어 상기 플라스틱라이너(20)의 말단이 상기 하부체결부재(40)의 외주면에 밀착되도록 하는 것을 특징으로 하게된다.

바람직하게는 상부체결부재(40)는 하부내측에 테이퍼부가 형성되어 상기 노즐보스(10)의 노즐머리부(11)외측에 결합되는 플라스틱라이너(20)의 말단에 형성된 경사부(21)를 눌러 상기 플라스틱라이너(20)의 말단이 상기 노즐보스(10)의 외주면에 밀착되도록 하는 것을 특징으로 하게된다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여 본 고안의 다양한 실시예에 따른 복합재료 압력용기의 날개형 금속성 노즐보스의 결합구조에 대해 상세히 설명하기로 한다.

본 고안의 복합재료 압력용기의 날개형 금속성 노즐보스의 결합구조는 크게 노즐보스(10)와 플라스틱라이너(20)와 섬유와 하부체결부재(40)와 상부체결부재(40)로 구성된다.

먼저 노즐보스(10)에 대해 설명하기로 한다. 상기 노즐보스(10)는 내부가 비어있는 원통형의 노즐머리부(11)와 상기 노즐머리부(11)의 하부말단에서 외측으로 돌출된 원판상의 날개부(14)로 구성된다. 이때 상기 날개부(14)는 외측으로 갈수록 두께가 줄어들도록 구성된다. 상기 노즐보스(10)의 상부 외주면에는 나사부(12)가 형성되며 그 하부에는 노즐머리부(11)의 둘레를 따라 제1체결홈(13)이 형성된다. 상기 제1체결홈(13)은 내측으로 갈수록 폭이 넓어지도록 형성되며 외측상부말단은 하측으로 돌출된다. 또한 상기 날개부(14)의 상측과 하측에는 원주형의 제2체결홈(13)과 제3체결홈(13)이 원주형으로 형성된다. 상기 제2체결홈(13)과 제3체결홈(13)도 상기 제1체결홈(13)과 동일하게 내측의 폭이 외측보다 크게 형성되며 외측의 일측이 타측으로 돌출되도록 구성된다. 상기와 같이 제1체결홈(13)과 제2체결홈(13) 그리고 제3체결홈(13)을 형성하는 것은 후술하게될 플라스틱라이너(20)를 결합할 때 상기 홈내부에 플라스틱라이너(20)를 이루는 합성수지가 유입되어 냉각 후 상기 체결홈(13)의 형상에 의해 단단히 결합되도록 하기위함이다.

여기서 상기 나사부(12)는 상기 노즐머리부(11)의 지름보다 약간 작도록 형성된다. 이는 후술하게될 플라스틱라이너(20)가 사출에 의해 상기 노즐보스(10)에 결합될 때 상기 플라스틱라이너(20)의 말단이 상기 나사부(12)의 하측으로 절곡된 상태로 경화되도록 하여 보다 단단히 결합되도록 하기위함이다. 상기 노즐보스(10)의 내부는 다수의 단을 이루도록 구성되며 내주면에 나사가 형성된다.

다음으로 플라스틱라이너(20)에 대해 설명하기로 한다. 상기 플라스틱라이너(20)는 합성수지를 사출금형등을 사용하여 제작한 통으로 양측말단은 반구형을 이루게 되며 중앙은 원통형의 파이프 형상을 이루게 된다. 본 고안에서는 상기 플라스틱라이너(20)를 일체형으로 제작하는 대신 상기와 같이 반구형의 부분(21)과 중앙의 원통형 파이프 형상부분(22)을 각각 제작한 후 결합시키도록 구성하게 된다. 이는 후술하게될 하부체결부재(40)가 상기 플라스틱라이너(20) 내부에 위치하게 되므로 조립을 용이하게 하기위함이다.

상기 플라스틱라이너(20)의 반구형부분은 관통공이 형성되어 상기 노즐보스(10)가 결합된다. 이를위해 본 고안에서는 상기 노즐보스(10)를 금형내에 위치시킨 후 합성수지를 금형내에 투입하여 상기 노즐보스(10)의 노즐머리부(11)와 날개부(14)를 상기 합성수지가 감싸도록 구성된다. 이때 상기 노즐보스(10)와 플라스틱라이너(20)가 보다 잘 밀착할 수 있도록 상기 노즐보스(10)를 소정온도(플라스틱라이너(20)의 소재가 PE인경우 약 300도정도)로 정도로 가열한 후 상기 플라스틱라이너(20)와 동일한 소재의 분말을 상기 노즐보스(10)의 표면에 융착시킨 후 사출을 하는 것이 바람직하다.

상기 노즐보스(10)의 노즐머리부(11)측의 플라스틱라이너(20)의 말단은 경사가 형성된 경사부(21)를 이루게 된다.

여기서 상기 노즐보스(10)의 날개부(14) 하측을 감싸는 부분은 평평하게 구성되어 있으나 도6에 표시된바와 같이 말단을 하측으로 경사를 이루도록 돌출시키는 것도 무방하다. 또한 도7에 도시된 바와같이 상측으로 경사를 이루도록 돌출시키는 것도 무방하다. 그러나 상기와 도7과 같이 상측으로 경사를 이루도록 하기위해서는 상기 노즐보스(10)의 날개부(14) 내측에 경사가 형성되도록 구성하여야 한다.

다음으로 복합재(30)에 대해 설명하기로 한다. 상기 복합재(30)는 카본섬유, 유리섬유와 수지등으로 이루어져 상기 플라스틱라이너(20)의 외측에 소정두께로 감겨 상기 플라스틱라이너(20)의 내압성을 높이게된다. 이때 복합재(30)는 상기 플라스틱라이너(20)의 경사부(21) 말단에서 소정거리 아래쪽까지 감기게된다. 상기와 같이 플라스틱라이너(20)의 표면에 섬유와 수지를 감아 내압성을 높이는 것은 당업계에서는 주지관용의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

다음으로 하부체결부재(40)에 대해 설명하기로 한다. 상기 하부체결부재(40)는 원통형상의 하부에 원판상으로 외측으로 돌출된 돌출부가 형성된다. 상기 원통형상의 상측 외주면에는 나사산이 형성되어 상기 노즐보스(10)의 하부에 내삽되어 체결되도록 구성된다. 상기 하부체결부재(40)가 상기 노즐보스(10)와 결합되면 플라스틱라이너(20)의 말단이 상기 노즐보스(10)의 날개부(14)와 상기 돌출부사이에 위치하게된다. 따라서 상기 하부체결부재(40)를 회전시켜 상기 돌출부가 플라스틱라이너(20)의 말단을 날개부(14)측으로 밀어 상기 날개부(14)의 하측과 플라스틱라이너(20)사이의 틈으로 가스가 누출되는 것을 방지하게 된다. 이때 상기 하부체결부재(40)는 회전을 용이하게 하기위해 돌출부의 둘레에 소정관격으로 홈을 형성하고 상기 홈에 기구를 끼워 회전시키도록 구성하게된다.

여기서 상기 하부체결부재(40)의 돌출부 상측에는 도5와 같이 오링홈(41)을 형성하는 것도 무방하다. 상기 오링홈(41)에는 오링(60)이 삽입되어 상기 돌출부와 플라스틱라이너(20)사이에 밀착되어 상기 돌출부와 플라스틱라이너(20)사이로 가스가 누출되는 것을 방지하여 기밀성을 향상시키게된다.

또한 도6과 같이 상기 돌출부 상측에 테이퍼진 홈을 원통형상의 둘레에 원형으로 형성하고 상기 플라스틱라이너(20)의 말단을 하측으로 경사를 이루도록하여 돌출시킨 제2경사부(22)가 상기 테이퍼진 홈에 삽입되도록 하여 제2경사부(22)의 말단이 상기 하부체결부재(40)에 밀착되도록 하는 것도 무방하다.

다음으로 상부체결부재(40)에 대해 설명하기로 한다. 상기 상부체결부재(40)는 내부에 통공이 형성되며 그 내주면에 나사가 형성되어 상기 노즐보스(10)의 상부에 형성된 나사부(12)에 외삽되어 결합된다. 이때 상기 상부체결부재(40)의 하측은 통공주위에 테이퍼진 테이퍼부가 형성되어 상기 플라스틱라이너(20)의 경사부(21)를 노즐보스(10)측으로 밀도록 구성된다. 이때 상기 플라스틱라이너(20)의 경사부(21)는 말단이 나사부(12)의 하측으로 절곡되어 있으므로 상기 상부체결부재(40)는 상기 플라스틱라이너(20)의 경사부(21)를 상측과 측면에서 눌러 상기 노즐보스(10)에 완전히 밀착되도록 하여 틈사이로 가스가 누출되는 것을 방지하게된다.

상기 상부체결부재(40)는 상기와 같이 가스의 누출을 방지함과 동시에 상기 섬유에 맞닿도록 구성되어 섬유에 의해 지지되므로 충격등에의해 노즐보스(10)가 상기 플라스틱라이너(20)의 말단을 파손시키면서 내부로 이동하는 것을 방지하게 된다.

이하에서는 본 고안의 다양한 실시예에 따른 복합재료 압력용기의 날개형 금속성 노즐보스의 결합구조의 작용과 효과를 설명하기로 한다.

먼저 노즐보스(10)를 제작하게 된다. 상기 노즐보스(10)는 알루미늄등으로 제작하게 되며 가공후 표면을 세척하고 가열하게 된다. 약 300도씨 정도로 가열한 후 상기 노즐보스(10)를 PE분말이 담겨있는 통에 넣어 외측 표면에 분말이 융착되도록 한다. 이때 상기 노즐보스(10)의 내주면과 나사부(12)에는 상기 분말이 융착되지 않도록 주의하여야 한다.

이후 상기 노즐보스(10)를 금형내부에 위치시킨 후 금형내에 PE를 투입하여 반구형의 용기를 사출하게된다. 냉각된 후 상기 노즐보스(10)의 하측에 상기 하부체결부재(40)를 결합하게되다. 이때 상기 하부체결부재(40)는 용기의 말단에 압력을 가할 수 있도록 완전히 결합되도록 한다.

이후 상기 반구형의 용기 두개와 파이프형상의 용기를 구비한 후 결합하여 플라스틱라이너(20)를 제작하게 된다. 이후 상기 플라스틱라이너(20)의 표면에 카본섬유를 감게된다. 상기와 같이 카본섬유와 수지로 이루어진 복합재(30)를 형성한 후 상기 노즐보스(10)의 상측에 상부체결부재(40)를 결합하게된다. 이때 상기 상부체결부재(40)는 상기 복합재(30)에 압력을 가할 수 있도록 완전히 결합시키게된다.

상기와 같이 제작된 압력용기는 하부체결부재(40)와 상부체결부재(40)에 의해 플라스틱라이너(20)와 노즐보스(10)가 밀착되어 가스의 누츨이 방지되며 상기 상부체결부재(40)와 하부체결부재(40)가 외측으로 펼쳐진 형상을 이루고 있어 충격 또는 압력에 의해 상기 노즐보스(10)가 플라스틱라이너(20)로부터 분리되어 파손되는 것을 방지하게 된다.

상술한 바와 같이 본 고안의 복합재료 압력용기의 날개형 금속성 노즐보스의 결합구조에 의하면 노즐보스(10)가 플라스틱라이너(20)에 완전히 밀착되어 가스의 누출이 방지되며 결합이 견고하게 유지되어 외부의 충격이나 내부의 압력에 의해 상기 노즐보스(10)가 분리되는 것을 방지할 수 있어 내구성이 매우 높다는 효과가 있다.

Claims

내부가 빈 원통형상의 노즐머리부(11)의 하부에 외측으로 원판상으로 돌출되는 날개부(14)가 형성되며 상기 노즐머리부(11)의 외주면과 날개부(14)의 상측과 하측에 원주형의 체결홈(13)이 형성되며 날개부(14)의 둘레와 하부에 소정간격으로 회전방지홈이 형성되는 노즐보스(10)와;

합성수지재로 통형상을 이루게 되며 일측 또는 양측말단에 관통공이 형성되고 상기 관통공에 상기 노즐보스(10)가 결합되어 상기 노즐보스(10)의 노즐머리부(11)의 외주면과 상기 날개부(14)의 상하측 표면에 밀착되는 플라스틱라이너(20)와;

섬유와 수지로 이루어져 상기 플라스틱라이너(20)의 외부에 감겨 내압성을 높이게 되는 복합재(30)와;

외주면 상측에 나사가 형성되며 내부가 빈 원통형상을 이루게 되며 하부의 말단이 외측으로 원판상으로 돌출되는 돌출부가 형성되어 상기 노즐보스(10)의 하부에 상부가 삽입되어 나사결합되는 하부체결부재(40)와;

내주면에 나사산이 형성되어 상기 노즐보스(10)의 상부 말단 외주면에 형성된 나사부(12)와 결합되는 상부체결부재(40)를; 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복합재료 압력용기의 날개형 금속성 노즐보스의 결합구조.
제1항에 있어서 상기 노즐보스(10)는,

상기 플라스틱라이너(20)와 결합전 가열된 후 상기 플라스틱라이너(20)와 동일한 소재의 분말이 표면에 융착되어 상기 플라스틱라이너(20)와의 결합이 용이하도록 하게되는 것을 특징으로 하는 복합재료 압력용기의 날개형 금속성 노즐보스의 결합구조.
제1항에 있어서 상기 노즐보스(10)는,

상기 나사부(12) 외주면의 지름이 노즐머리부(11)의 외주면 지름보다 작게 형성되어 상기 플라스틱라이너(20)의 경사부(21) 말단이 상기 나사부(12)의 하측으로 절곡되어 결합되는 것을 특징으로 하는 복합재료 압력용기의 날개형 금속성 노즐보스의 결합구조.
제1항에 있어서 상기 체결홈(13)은,

내측으로 갈수록 폭이 넓어지도록 형성되며 외측의 일측은 타측방향으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 복합재료 압력용기의 날개형 금속성 노즐보스의 결합구조
제1항에 있어서 상기 플라스틱라이너(20)는,

상기 노즐보스(10)가 결합되는 반구형부분과 내부가 빈 원통형상을 이루는 부분을 결합하여 제작하게 되는 것을 특징으로 하는 복합재료 압력용기의 날개형 금속성 노즐보스의 결합구조.
제1항에 있어서 상기 하부체결부재(40)는,

돌출부의 상측에 원주형의 오링홈(41)이 형성되어 상기 플라스틱라이너(20)와 상기 돌출부사이에 오링(60)이 결합되는 것을 특징으로 하는 복합재료 압력용기의 날개형 금속성 노즐보스의 결합구조.
제1항에 있어서 상기 하부체결부재(40)의 돌출부는,

상부에 테이퍼진 홈이 형성되어 상기 날개부(14)의 하측에 결합된 상기 플라스틱라이너(20)의 하부 내측 말단이 하측으로 경사를 이루며 돌출된 제2경사부(22)를 밀어 상기 플라스틱라이너(20)의 말단이 상기 하부체결부재(40)의 외주면에 밀착되도록 하는 것을 특징으로 하는 복합재료 압력용기의 날개형 금속성 노즐보스의 결합구조.
제1항에 있어서 상부체결부재(40)는,

하부내측에 테이퍼부가 형성되어 상기 노즐보스(10)의 노즐머리부(11)외측에 결합되는 플라스틱라이너(20)의 말단에 형성된 경사부(21)를 눌러 상기 플라스틱라이너(20)의 말단이 상기 노즐보스(10)의 외주면에 밀착되도록 하는 것을 특징으로 하는 복합재료 압력용기의 날개형 금속성 노즐보스의 결합구조.