클램프형 무용접 파이프 이음장치(Non-welded pipe joint clamp)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2015년11월11일
(11) 등록번호 10-1568325
(24) 등록일자 2015년11월05일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
F16L 21/06 (2006.01) F16L 17/02 (2006.01)
F16L 21/08 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2014-0080684
(22) 출원일자 2014년06월30일
심사청구일자 2014년06월30일
(56) 선행기술조사문헌
JP07198073 A*
JP08326971 A*
KR1020020016231 A*
KR1020120085668 A
*는 심사관에 의하여 인용된 문헌
(73) 특허권자
(주) 대영벤드
경기 김포시 대곶면 삭시갈마로 160-2,
(72) 발명자
최원보
인천광역시 계양구 계산로68번길 14-2 (계산동)
(74) 대리인
이환권
전체 청구항 수 : 총 1 항 심사관 : 남궁용
(54) 발명의 명칭 클램프형 무용접 파이프 이음장치
(57) 요 약
본 발명은 클램프형 무용접 파이프 이음장치에 관한 것으로, 2개의 파이프(P)를 용접하지 않고 이음하는 클램프
형 파이프 이음장치(1)에 있어서, 서로 마주보며 대응되어 이음되는 상기 파이프(P)의 각각의 끝단측 외주연 둘
레를 따라 프레스에 의해 파이프 내측으로부터 상향돌출되게 가압성형하고, 가압성형에 의해 파이프 내경이 확대
(뒷면에 계속)
대 표 도 - 도2
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된 확장홈(102)이 형상됨에 따라 파이프 외주연이 상향돌출되는 링형돌기(100)와; 상기 2개의 파이프(P)가 서로
마주보는 상기 링형돌기(100) 사이에 파이프 이음부위를 중심으로 파이프 외경과 동일한 면을 가지며 형성되는
오링안치부(200)와; 상기 오링안치부(200) 둘레를 따라 결합되고, 이음부위의 누수를 1차 제한하는 오링(300)과;
이음되는 2개의 파이프(P)에 형성된 상기 링형돌기(100)와 인접하는 링형돌기(100) 외측으로 끼움결합되고, 상기
오링(300)을 가압고정하며, 이음되는 파이프 외주연에 대응되도록 링형상을 반분형성하여 볼트체결되는 클램핑부
재(400);로 형성되어 파이프 이음시, 용접에 의하지 않고 파이프 이음이 가능하여 현장 작업시 파이프 이음을 빠
르게 시공이 가능하고, 용접에 의하지 않아 특별한 기술 없이도 파이프 이음이 용이하게 이루어질 수 있을 뿐만
아니라 무용접을 하기 위한 두께가 기준 이상인 파이프를 사용하지 않고 기준 이하의 파이프를 사용하여도 파이
프 이음이 가능하여 현저한 원가절감이 가능한 것을 특징으로 하는 클램프형 무용접 파이프 이음장치에 관한 것
이다.
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명 세 서
청구범위
청구항 1
삭제
청구항 2
삭제
청구항 3
삭제
청구항 4
2개의 파이프(P)를 용접하지 않고 이음하는 클램프형 파이프 이음장치(1)에 있어서, 서로 마주보며 대응되어 이
음되는 상기 파이프(P)의 각각의 끝단측 외주연 둘레를 따라 프레스에 의해 파이프 내측으로부터 상향돌출되게
가압성형하고, 가압성형에 의해 파이프 내경이 확대된 확장홈(102)이 형상됨에 따라 파이프 외주연이 상향돌출
되는 링형돌기(100)와; 상기 2개의 파이프(P)가 서로 마주보는 상기 링형돌기(100) 사이에 파이프 이음부위를
중심으로 파이프 외경과 동일한 면을 가지며 형성되는 오링안치부(200)와; 상기 오링안치부(200) 둘레를 따라
결합되고, 이음부위의 누수를 1차 제한하는 오링(300)과; 이음되는 2개의 파이프(P)에 형성된 상기 링형돌기
(100)와 인접하는 링형돌기(100) 외측으로 끼움결합되고, 상기 오링(300)을 가압고정하며, 이음되는 파이프 외
주연에 대응되도록 링 형상을 반분형성하여 볼트체결되는 클램핑부재(400);로 형성되고, 상기 클램핑부재(400)
는 2개의 파이프(P)를 이음하는 이음부위를 중심으로 좌우에 대칭형성되는 상기 링형돌기(100) 외측폭(W1)에 대
응되어 끼움결합되도록 링형돌기(100)의 둘레를 따라 내측으로 요입형성되는 걸림부(410)와; 상기 걸림부(410)
중앙으로 상기 오링(300)의 외측둘레가 대응되어 수밀을 유지하도록 가압하면서 안치결합되도록 요입형성되는
오링안치가압부(420)와; 반분된 상기 클램핑부재(400)가 파이프(P) 외주연에 대응되어 링형상을 이루도록 형성
되는 단부 좌우 외측으로 볼트체결되는 볼트장공(432)이 형성되어 대칭형성되는 체결편(430);으로 형성되며, 상
기 2개의 파이프(P)를 이음하는 이음부위를 중심으로 좌우에 대칭형성되는 상기 링형돌기(100) 인접하는 링형돌
기와의 외측폭(W1)은 상기 걸림부(410)와 일측 걸림부 사이의 폭(W2)과 동일하게 형성되되,
상기 링형돌기(100)가 상향돌출되게 가압성형됨에 따라 형성되는 파이프 내측의 확대홈부(102)의 내경이 파이프
내경과 동일한 내경을 가지도록 내경조정링(500)이 끼움결합된 것을 특징으로 하는 클램프형 무용접 파이프 이
음장치.
발명의 설명
기 술 분 야
본 발명은 클램프형 무용접 파이프 이음장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 파이프 이음시, 용접에 의하지 않[0001]
고 파이프 이음이 가능하여 현장 작업시 파이프 이음을 빠르게 시공이 가능하고, 용접에 의하지 않아 특별한 기
술 없이도 파이프 이음이 용이하게 이루어질 수 있을 뿐만 아니라 무용접을 하기 위한 두께가 기준 이상인 파이
프를 사용하지 않고 기준 이하의 파이프를 사용하여도 파이프 이음이 가능하여 현저한 원가절감이 가능한 클램
프형 무용접 파이프 이음장치에 관한 것이다.
배 경 기 술
통상 2개의 파이프를 이음하기 위해서는 용접을 통한 방법과 파이프 끝단에 플랜지를 형성하여 볼트에 의해 체[0002]
결하여 이음하는 방법 그리고, 이웃하는 2개의 파이프를 클램프형 파이프 이음장치로 대별된다.
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여기서, 용접을 통한 파이프 이음방법은 숙련된 용접기술자에 의해 파이프와 이웃하는 파이프를 서로 맞대어 용[0003]
접하는 방법으로, 이음부의 용접부위가 고압으로 인한 파손이나 장시간 경과로 인한 부식으로 인한 파손의 문제
가 있어 적용분야가 제한적이고, 숙련된 기술자가 필요로함은 물론 작업시간이 증대되어 시공시간이 증대되는
문제점이 있다.
한편, 플랜지를 형성하여 파이프를 이음하는 방법은 볼트체결에 의해 간단히 파이프의 이음이 가능하나 파이프[0004]
이음을 위해 플랜지를 형성하는 별도의 작업이 필요로 하는 문제점 있다.
따라서, 이와 같은 문제점을 해결하여 현장작업이 용이하고, 작업시간이 짧으며, 파이프 이음이 견고함은 물론,[0005]
유지보수에 적합한 클램프형 파이프 이음장치가 개시되고 있다.
이와 같은 종래의 클램프형 파이프 이음장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 통상 원형을 반분한 형태의 한 쌍의[0006]
클램핑 부재(C)로 구비되고, 반분된 각각의 클램핑 부재 내연 좌우로 걸림돌기(D)가 형성된다. 그리고, 상기 클
램핑 부재(C)를 통해 무용접 이음이 되는 2개의 파이프(P)가 구비되어 각각의 파이프 끝단 외주연 둘레를 따라
가압하여 링형상으로 링형요홈(H)이 요입형성됨으로써, 상기 종래의 클램핑부재(C)에 형성된 좌우측 걸림돌기
(D)가 서로 마주보고 접해있는 2개의 파이프(P) 외주연에 형성된 상기 링형요홈(H)에 걸림결합되도록 형성하여
2개의 파이프(P)가 용접 없이 이음되도록 구성된다. 또한, 2개의 파이프(P)가 서로 맞닿아 있는 단부를 통해 발
생될 수 있는 누수를 방지하기 위해 걸림돌기(H) 사이의 클램핑 부재(C) 중앙으로 오링과 같은 수밀부재(S)가
결합되어 누수 없는 파이프의 이음이 가능하도록 형성된다.
이와 같은 종래의 클램프형 파이프 이음장치는 현장설치가 간편하고, 빠르게 현장시공이 가능하지만 이음되는[0007]
파이프 끝단부측 외주연 둘레를 가압하여 링형 요홈을 성형함에 따라 관내 직경이 축소되고, 이로 인해 유체의
유속이 링형 요홈측에서 압력이 하강되며, 이로 인해 파이프 관내에 압력변화가 발생됨에 따라 링형 요홈 측이
파이프 관내 중심으로 변형이 발생된다.
따라서, 이음부의 변형으로 인해 클램핑부재의 좌우측 걸림돌기가 링형 요홈으로부터 이탈되어 누수의 원인이[0008]
되고 있는 실정이다.
더욱이, 파이프내에 급격한 수충격이나 고압발생시 이음부위의 수압은 도 1에 도시된 바와 같이, 이음부위를 중[0009]
심에 두고 좌우로 힘의 방향이 결정된다. 따라서, 이로 인해 클램핑부재(C)가 링형요홈(H)으로부터 이탈이 빈번
이 이루어져 누수의 원인이 되고 있는 것이다. 즉, 링형요홈(H)이 파이프(P)의 이음하는 좌우 양측에 형성됨에
따라 유체가 이동되면서 파이프의 링형요홈(H)에 의해 관내 직경이 협소해진 부분을 통과하게 되고, 이때, 압력
은 떨어지면서 앞서 상술한 바와 같이 링형요홈(H)이 관내 중심으로 대기압에 의한 변형이 빈번히 발생되고, 이
후, 유체는 이음되는 인접하는 파이프(P)의 링형요홈(H)에 의한 관내 직경이 축소된 부분에 정체되는 현상으로
인해 유체의 압력은 이음부위를 중심으로 좌우로 발생된다.
따라서, 이와 같은 압력이 이음부위를 중심으로 좌우방향 작용함에 따라 링형요홈(H)의 파이프 이음부위측 코너[0010]
에 압력이 가해지고, 링형요홈의 파이프 이음부위측 코너가 변형되면서 링형요홈의 파이프 이음부위측 코너에
수직으로 접하여 걸림된 걸림돌기(D) 내측의 걸림된 수직 접지면이 줄어듬과 함께, 링형요홈(H)에 걸림된 걸림
돌기(D)의 바깥측 링형요홈(H)의 파이프 외주연측이 대기압에 따른 변형으로 클램핑부재(C)가 파이프의 링형요
홈으로부터 이탈이 쉽게 이루어지는 문제가 발생되어 유체 압력이 높을 경우 상당히 제한적으로 적용이 되는 문
제가 있다.
등록특허 10-1568325
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또한, 파이프(P)의 이음부에 대응되어 결합되는 오링과 같은 수밀부재(S)도 종래 이음장치는 단순히 파이프(P)[0011]
의 이음부위 외연에 대응된 형태로 결합되기 때문에 클램핑부재(C)의 이탈이 발생되면 수밀부재(S)가 쉽게 이탈
되어 누수의 문제점을 가속화하는 문제가 있었다. 즉, 통상 수밀부재(S)는 별도의 안치홈에 안치되어 수밀을 요
하도록 하는 것이나 종래의 클램프형 파이프 이음장치는 단순히 이음부위에 대응되어 접촉된 형태로 클램핑부재
(C)의 좌우 유동에 의해 이음부위로부터 쉽게 이격되어 누수의 문제가 발생되고 있는 실정이다.
이에 상기와 같은 문제로 종래의 클램핑부재에 의해 파이프의 이음을 하기 위해서는 무용접에 의한 클램핑부재[0012]
로 파이프 이음이 가능한 기준 두께의 파이프 내지는 기준 이상의 두께에 해당되는 파이프로만 시공이
가능하다. 이는 기준 두께의 파이프 이하로 가령 Sch 10 의 규격을 가진 파이프가 기준이라면 Sch 10 규격 이하
의 파이프로 상기 링형요홈을 형성하게 되면 링형요홈측의 두께가 얇아지게 되어 상술한 변형으로 인한 누수가
발생된다. 또한, 이를 해결하기 위해 링형요홈의 깊이를 적게 형성하면 클램핑부재와의 결합력이 떨어져 결국에
는 이 역시 누수의 문제와 파이프의 압력상승에 대응되지 못하는 문제가 발생된다.
따라서, 위와 같은 이유에서 종래의 클램프형 파이프 이음장치의 경우 높은 압력의 유체에 적용하기 위해서는[0013]
파이프의 두께가 두꺼운 규격의 파이프를 적용하여야만 링형요홈 부위의 두께를 해당압력에 대응되게 유지가 가
능하고, 규격이 큰 파이프를 적용함에 따라 클램핑부재가 대형화될 수 밖에 없어 원자재비용 상승 및 생산비용
및 설치비용, 유지보수 비용이 상승되는 문제점이 있다.
앞서 잠시 언급했지만 예를 들면 무용접을 하기 위한 클램핑부재에 의한 파이프이음을 위한 파이프의 기준 두께[0014]
가 "S10" 일 경우 앞서 상술한 바와 같이 누수와 압력에 따른 파이프 변형을 고려하여 기준 두께 내지는 그 이
사의 두께를 가진 파이프를 사용하여야 한다. 하지만, 현재 파이프를 이음하는 분야에서는 혁신적인 원가절감을
위해 클램핑부재를 통한 파이프 이음 기준 두께의 파이프인 "S10" 이하로 호칭되어지는 파이프를 사용하려는 노
력들이 빈번이 이루어지고 있다.
이는 건설현장에 시공되어지는 파이프의 두께가 얇아질 수록 사용되는 원자재의 원가를 절감할 수 있기 때문에[0015]
기준 두께의 파이프인 "S10" 이하의 얇은 파이프 "S5"로 변경하고자 하는 노력이 이루어지고 있다.
가령 직경 216.3 mm의 스테인리스 강관의 규격의 두께 종류로 S5=2.8 mm , S10=4.0 mm , S20=6.5 mm ,[0016]
S40=8.2mm 로 나뉠 수 있고, 여기서, 두께호칭 S10의 스테인리스 강관 1 본당 길이는 6000 mm, 무게는 121 kg
이다. 그리고, 두께호칭 S5의 스테인리스 강관 1 본당 길이는 6000 mm, 무게는 90 kg이다.
이와 같은 원자재의 재원을 통해 그 차이를 살펴보면 S10과 S5 두 파이프의 소재 무게 는 31kg 의 차이가 난다.[0017]
여기서, 스테인리스 파이프의 kg 당 원가를 4,000원이라고 할 경우 1본당 124,000원의 차액이 발생하고, 이는
시공비용 측면에서 엄청난 금액의 차이를 보이게 된다.
따라서, 많은 건설사나 제조사에서는 위와 같은 예에서 살펴본 바와 같이, 원자재 절감을 통한 건설시공 비용이[0018]
30%이상 절감되기 때문에 기준 두께 이하의 파이프로도 클램핑 이음장치를 통한 무용접 파이프 이음시공이 가능
하도록 많은 노력과 시간을 들여 연구하고 있으나 아직까지는 해결되지 못한 숙제가 되고 있다.
선행기술문헌
특허문헌
(특허문헌 0001) 대한민국특허청 공개번호 제10-2013-0056763호, 공개일자 2011년 5월 31일. [0019]
등록특허 10-1568325
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(특허문헌 0002) 대한민국특허청 등록번호 제10-1103783호, 등록일자 2012년 1월 2일.
발명의 내용
해결하려는 과제
따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로, 파이프 이음시, 용접에 의하지 않[0020]
고 파이프 이음이 가능하여 현장 작업시 파이프 이음을 빠르게 시공이 가능하고, 용접에 의하지 않아 특별한 기
술 없이도 파이프 이음이 용이하게 이루어질 수 있어 생산성 향상 및 현장시공이 용이하며, 이로 인한 공기의
단축과 시공비 절감을 가져올 수 있는 클램프형 무용접 파이프 이음장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 기준 이상의 파이프를 시공할 필요없이 기준 이하의 파이프로도 고압의 유체에 적용이 가능하[0021]
여 파이프 두께에 따른 혁신적인 원가절감이 가능하고, 고압의 유체 이송이 적용된 파이프 이음에서 발생될 수
있는 이음부 변형 및 파이프 이음부로부터의 이음장치 이탈로 인한 파이프 이음 불량으로 인한 누수를 방지할
수 있을 뿐만 아니라, 유지보수가 간편하고, 비용이 절감되는 클램프형 무용접 파이프 이음장치를 제공하는 데
또 다른 목적이 있다.
나아가, 본 발명은 파이프 이음을 위한 파이프의 관내 직경 변화가 없고, 클램핑부재와 링형돌기가 수직과 수평[0022]
면으로 접지되어 이음부위의 누수가 방지됨은 물론, 파이프 이음부위에서 좌우로 압력이 인가됨에 따라 링형돌
기 외측코너측으로 압력이 걸리게되고, 이와 반대로 클램핑부재가 수직면상으로 접하여 대응함에 따라 압력변화
에 따른 변형이 방지되어 클램핑부재가 링형돌기에 결합이 견고히 이루어져 누수의 발생어 현저히 줄어들어 기
준 이하의 두께를 가진 작은 규격의 파이프로도 고압에 견딜 수 있는 파이프 이음이 가능하고, 고압의 파이프
이음을 하기 위한 이음장치의 설계시 유체압력의 최소 및 최대 압력변화를 기준으로 설계할 필요없이 컴팩트한
크기로 형성하여도 고압의 파이프 이음이 가능하여 원가절감과 이를 통한 생산비 절감이 가능한 클램프형 무용
접 파이프 이음장치를 제공하는 데 목적이 있다.
과제의 해결 수단
상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 클램프형 무용접 파이프 이음장치는 2개의 파이프(P)를[0023]
용접하지 않고 이음하는 클램프형 파이프 이음장치(1)에 있어서, 서로 마주보며 대응되어 이음되는 상기 파이프
(P)의 각각의 끝단측 외주연 둘레를 따라 프레스에 의해 파이프 내측으로부터 상향돌출되게 가압성형하고, 가압
성형에 의해 파이프 내경이 확대된 확장홈(102)이 형상됨에 따라 파이프 외주연이 상향돌출되는 링형돌기(100)
와; 상기 2개의 파이프(P)가 서로 마주보는 상기 링형돌기(100) 사이에 파이프 이음부위를 중심으로 파이프 외
경과 동일한 면을 가지며 형성되는 오링안치부(200)와; 상기 오링안치부(200) 둘레를 따라 결합되고, 이음부위
의 누수를 1차 제한하는 오링(300)과; 이음되는 2개의 파이프(P)에 형성된 상기 링형돌기(100)와 인접하는 링형
돌기(100) 외측으로 끼움결합되고, 상기 오링(300)을 가압고정하며, 이음되는 파이프 외주연에 대응되도록 링
형상을 반분형성하여 볼트체결되는 클램핑부재(400);로 형성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 클램핑부재(400)는 2개의 파이프(P)를 이음하는 이음부위를 중심으로 좌우에 대칭형성되는 상기[0024]
링형돌기(100) 외측폭(W1)에 대응되어 끼움결합되도록 링형돌기(100)의 둘레를 따라 내측으로 요입형성되는 걸
림부(410)와; 상기 걸림부(410) 중앙으로 상기 오링(300)의 외측둘레가 대응되어 수밀을 유지하도록 가압하면서
안치결합되도록 요입형성되는 오링안치가압부(420)와; 반분된 상기 클램핑부재(400)가 파이프(P) 외주연에 대응
되어 링형상을 이루도록 형성되는 단부 좌우 외측으로 볼트체결되는 볼트장공(432)이 형성되어 대칭형성되는 체
결편(430);으로 형성된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 2개의 파이프(P)를 이음하는 이음부위를 중심으로 좌우에 대칭형성되는 상기 링형돌기(100) 인접하[0025]
등록특허 10-1568325
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는 링형돌기와의 외측폭(W1)은 상기 걸림부(410)와 일측 걸림부 사이의 폭(W2)과 동일하게 형성되는 것을 특징
으로 한다.
나아가, 상기 링형돌기(100)가 상향돌출되게 가압성형됨에 따라 형성되는 파이프 내측의 확대홈부(102)의 내경[0026]
이 파이프 내경과 동일한 내경을 가지도록 내경조정링(500)이 끼움결합된 것을 특징으로 한다.
발명의 효과
본 발명은 파이프 이음시, 용접에 의하지 않고 파이프 이음이 가능하여 현장 작업시 파이프 이음을 빠르게 시공[0027]
이 가능하고, 용접에 의하지 않아 특별한 기술 없이도 파이프 이음이 용이하게 이루어질 수 있어 생산성 향상
및 현장시공이 용이하며, 이로 인한 공기의 단축과 시공비 절감을 가져올 수 있고, 또한, 본 발명은 고압의 유
체 이송이 적용된 파이프 이음에서 발생될 수 있는 이음부 변형 및 파이프 이음부로부터의 이음장치 이탈로 인
한 파이프 이음 불량으로 인한 누수를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 유지보수가 간편하고, 유지보수 비용이 절
감되는 효과가 있으며, 나아가, 본 발명은 파이프 이음을 위한 파이프의 관내 직경 변화가 없고, 클램핑부재와
링형돌기가 수직과 수평면으로 접지되어 이음부위의 누수가 방지됨은 물론, 파이프 이음부위에서 좌우로 압력이
인가됨에 따라 링형돌기 외측코너측으로 압력이 걸리게되고, 이와 반대로 클램핑부재가 수직면상으로 접하여 대
응함에 따라 압력변화에 따른 변형이 방지되어 클램핑부재가 링형돌기에 결합이 견고히 이루어져 누수의 발생어
현저히 줄어들어 기준 이하의 두께를 가진 작은 규격의 파이프로도 고압에 견딜 수 있는 파이프 이음이 가능하
고, 고압의 파이프 이음을 하기 위한 이음장치의 설계시 유체압력의 최소 및 최대 압력변화를 기준으로 설계할
필요없이 컴팩트한 크기로 형성하여도 고압의 파이프 이음이 가능하여 원가절감과 이를 통한 생산비 절감이 가
능한 효과가 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 종래 클램프형 무용접 파이프 이음장치의 측면 단면도이다.[0028]
도 2는 본 발명에 따른 클램프형 무용접 파이프 이음장치의 전체 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 클램프형 무용접 파이프 이음장치의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 클램프형 무용접 파이프 이음장치의 측면 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 클램프형 무용접 파이프 이음장치에 내경조정링이 적용된 측면 단면도이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를[0029]
참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다
양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서, 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식[0030]
을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의
해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은
본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어[0031]
들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 결코 아니다. 본 명세서에서, 단수형은
문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및
동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술[0032]
분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로
사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
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이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.[0033]
도 2는 본 발명에 따른 클램프형 무용접 파이프 이음장치의 전체 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 클램프형[0034]
무용접 파이프 이음장치의 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 클램프형 무용접 파이프 이음장치의 측면
단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 클램프형 무용접 파이프 이음장치에 내경조정링이 적용된 측면 단면도이다.
본 발명에 따른 클램프형 무용접 파이프 이음장치는 2개의 파이프(P)를 용접하지 않고 이음하는 것으로, 빠른[0035]
현장 시공이 가능하고, 높은 시공기술이 요하지 않아 공기의 단축과 시공비 절감을 가져올 수 있으며, 고압의
유체 이송이 적용된 파이프 이음에서 발생될 수 있는 이음부 변형 및 파이프 이음부로부터의 이음장치 이탈로
인한 파이프 이음 불량으로 인한 누수를 방지할 수 있어 유지보수가 간편하고, 유지보수 비용이 절감될 뿐만 아
니라 파이프 이음을 위한 파이프 가공에 따른 관내 직경 변화가 없고, 클램핑부재와 링형돌기가 수직과 수평면
으로 접지되어 이음부위의 누수가 방지됨은 물론, 파이프 이음부위에서 좌우로 압력이 인가됨에 따라 링형돌기
외측코너측으로 압력이 걸리게되고, 이와 반대로 클램핑부재가 외측코너측의 수직면상으로 접하여 대응함에 따
라 압력변화에 따른 변형이 방지되어 클램핑부재가 링형돌기에 결합이 견고히 이루어져 누수의 발생어 현저히
줄어들어 기준 이하의 두께를 가진 작은 규격의 파이프로도 고압에 견딜 수 있는 파이프 이음이 가능하여 고압
의 파이프 이음을 하기 위한 유체압력의 최소 및 최대압력변화에 따른 규격이 큰 대형 파이프의 설계가 필요없
고, 무용접 파이프 이음을 하기 위한 기준 이하의 두께를 가진 규격이 작은 파이프로 유체압력의 최소 및 최대
압력변화에 대응이 가능하여 규격이 작은 파이프에 대응되는 이음장치의 대형화 없이 컴팩트한 크기로 형성하여
도 고압의 파이프 이음이 가능하여 원가절감과 이를 통한 생산비 절감이 가능하다.
이와 같은 본 발명에 따른 클램프형 무용접 파이프 이음장치는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 링형돌기[0036]
(100), 오링안치부(200), 오링(300), 클램핑부재(400)로 구성된다.
상기 링형돌기(100)는 후술되는 클램핑부재(400)가 파이프 외주연으로부터 이탈되지 않고 결합되도록 파이프 외[0037]
주연에 형성된 것으로, 서로 마주보며 대응되어 이음되는 상기 파이프(P)의 각각의 끝단측 외주연 둘레를 따라
프레스에 의해 파이프 내측으로부터 외측으로 상향돌출되게 가압성형하고, 가압성형에 의해 파이프 내경이 확대
된 확장홈(102)이 형성됨에 따라 파이프 외주연이 상향돌출된다. 여기서, 상기 링형돌기(100)가 파이프 외주연
외측으로 돌출되는 높이에 따라 파이프 내측에 형성되는 상기 확장홈(102)의 깊이도 깊게 형성된다. 즉, 확장홈
(102)의 깊이가 깊어짐에 따라 파이프의 내경이 확장홈(102)측에서는 확장된 내경을 가지게 되는 것으로, 내경
의 크기가 결정된다.
또한 상기 링형돌기(100)는 후술되는 클램핑부재의 내측 좌우로 형성되는 걸림부의 상측 둘레 수직면과 좌우측[0038]
수직면에 각각 "┏" , "┓" 형태로 접하여 유체 압력변화에 따른 누수를 차단하고, 유체압력의 갑작스런 상승으
로 인한 상기 링형돌기의 이임부위 중앙을 기준이로 좌우측 바깥쪽 코너에 전가되는 압력을 클램핑부재의 걸림
부의 좌우측 수직면에 의해 대응되어 파이프의 변형을 방지하고, 이를 통해 클램핑부재가 파이프의 이음부위로
부터 이탈을 방지하도록 형성된다.
상기 오링안치부(200)는 링형돌기(100)가 끝단 외주연측에 형성된 2개의 파이프(P)가 서로 마주보며 대응됨과[0039]
함께 형성되는 것으로, 2개의 파이프(P)가 서로 마주보는 상기 링형돌기(100) 사이에 파이프 이음부위를 중심으
로 파이프 외경과 동일한 면을 가지며 형성된다. 여기서, 상기 오링안치부(200)에는 후술되는 오링(300)이 안치
되어 클램핑부재에 의해 가압됨으로서 오링이 변형되면서 전술한 링형돌기(100)의 내측에 틈새없이 밀착되어 수
밀력을 유지하게 된다.
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상기 오링(300)은 2개의 파이프가 맞닿은 이음부를 수밀하기 위한 것으로, 상기 오링안치부(200) 둘레를 따라[0040]
결합되고, 이음부위의 누수를 1차 제한한다. 여기서, 오링(300)의 결합은 전술한 링형돌기(100)가 형성된 파이
프의 끝단에 일측이 인접하는 파이프와 마주보며 대응시 이음부에 해당되는 부분 즉, 중앙부분까지 밀어 끼움결
합한다. 이후, 나머지 절반 부분은 마주보며 대응되는 인접하는 파이프의 끝단에 타측이 결합되어 2개의 파이프
가 맞닿는 이음부로 누수를 방지하는 것이다.
상기 클램핑부재(400)는 오링을 가압하여 수밀력을 향상시키고, 링형돌기(100)에 걸림결합하여 2개의 파이프[0041]
(P)가 이음되도록 형성된 것으로, 이음되는 2개의 파이프(P)에 형성된 상기 링형돌기(100)와 인접하는 링형돌기
(100) 외측으로 끼움결합되고, 상기 오링(300)을 가압고정하며, 이음되는 파이프 외주연에 대응되도록 링형상을
반분하여 볼트체결된다. 여기서, 상기 클램핑부재(400)는 걸림부(410), 오링안치가압부(420), 체결편(430)으로
구성된다.
상기 걸림부(410)는 2개의 파이프를 무용접 연결하기 위한 전술한 링형돌기(100)와 결합되는 것으로, 2개의 파[0042]
이프(P)를 이음하는 이음부위를 중심으로 좌우에 대칭형성되는 상기 링형돌기(100) 외측폭(W1)에 대응되어 끼움
결합되도록 링형돌기(100)의 둘레를 따라 내측으로 요입형성된다. 즉, 상기 걸림부(410)의 외측폭은 링형돌기의
바깥측 수직면과 접하는 수직면을 형성하고, 링형돌기의 둘레를 따라 내측으로 요입형성된 부분은 링형돌기의
둘레 수평부분과 접하는 수평면을 형성하여 클램핑부재와 링형돌기가 걸림부 상측과 좌우측에 대응되어 결합력
이 견고하도록 형성된 것이다.
여기서, 상기 2개의 파이프(P)를 이음하는 이음부위를 중심으로 좌우에 대칭형성되는 전술한 상기 링형돌기[0043]
(100)와 인접하는 링형돌기와의 외측폭(W1)은 상기 걸림부(410)와 일측 걸림부 사이의 폭(W2)과 동일하게 형성
되는 것이 바람직하다. 또는 걸림부 사이의 폭(W2)가 링형돌기 외측폭(W1) 보다 동일한 폭에 근접하도록 크게
형성되는 것이 바람직하다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 링형돌기의 외측폭(W1)이 상기 걸림부 사이의 폭(W2)
보다 크게 형성되면 클램핑부재에 의한 파이프 이음이 불가능하고, 링형돌기의 외측폭(W1)이 상기 걸림부 사이
의 폭(W2) 보다 작게 형성되면 링형돌기와 걸림부 사이의 유격이 확대되고, 이에 따라 클램핑부재에 의한 파이
프 이음 간격이 벌어지게 되어 파이프간의 유동이 발생되어 누수가 발생되기 때문이다.
상기 오링안치가압부(420)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 전술한 오링(300)의 외연이 대응되어 클램핑[0044]
부재(400)의 체결에 의해 파이프의 이음부측으로 가압되도록 형성된 것으로, 상기 클램핑부재 내측 좌우에 형성
된 상기 걸림부(410) 사이 중앙으로 요입형성된다. 여기서, 상기 오링안치가압부(420)는 상기 오링(300)의 외측
둘레에 대응되거나 작게 형성되어 수밀을 유지하도록 가압하도록 형성된다.
상기 체결편(430)은 반분된 상기 클램핑부재(400)가 파이프(P) 외주연에 대응되어 링형상을 이루도록 형성되는[0045]
단부 좌우 외측으로 볼트체결되는 볼트장공(432)이 형성되어 대칭형성된다. 여기서, 상기 체결편(430)에 형성된
볼트장공(432)은 클램핑부재가 서로 마주보며 대응되어 링형상으로 결합시, 오차에 따른 유격에 대응되어 수밀
유지가 용이하도록 단부에서 외측으로 직경이 축소되게 형성된다.
이와 같은 구성에 따른 본 발명의 클램프형 무용접 파이프 이음장치는 우선 이음할 2개의 파이프(P)를[0046]
준비하고, 준비된 파이프가 대응되는 각각의 끝단에 링형돌기(100)가 돌출된 외측둘레가 단면상에서 수평면을
형성하고, 바깥측 둘레가 단면상에서 수직면을 형성하도록 파이프 내측에서 외측으로 가압한다. 여기서, 상기
링형돌기(100)는 파이프 끝단에서 위치가 클램핑부재(400)의 오링안치가압부(420) 중앙에서 걸림부(410)의 외측
단까지의 거리와 동일한 거리로 형성되는 것이 바람직하다. 이는 클램핑부재(400)의 걸림부(410)에 의한 파이프
이음시, 이음부의 벌어짐을 최소화하여 수밀력과 결합력을 향상시키기 위함이다.
이와 같이 형성된 파이프(P)를 서로 대응하여 맞대기전에 오링(300)을 오링안치부(200)에 끼움결합한 후, 클램[0047]
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핑부재(400)를 링형돌기(100)에 대응시킨다. 이후, 클램핑부재(400)가 링형돌기(100)를 감싸며 결합되면 클램핑
부재(400)에 형성된 볼트장공(432)에 볼트를 체결하여 결합함으로써, 무용접 파이프 이음이 가능하다.
이와 같은 이음은 우선 파이프(P)에 클램핑부재(400)의 걸림부(410)가 걸림되기 위한 부분이 링형돌기(100)로[0048]
돌출형성됨에 따라 파이프 내주연이 축소되지 않고, 확장되게 된다. 이는 높은 압력의 유체가 흐르도록 설계된
파이프의 내경이 이음부에서 도 1에 도시된 종래의 이음장치와 같이, 클램핑부재를 결합하기 위한 부분이 파이
프 내측으로 요입형성되면 파이프의 내경이 급격히 줄어들게 되고, 줄어든 내경 부분의 유속은 빨라지게 되며,
빨라진 유속은 압력변화를 일으켜 압력이 저하되게 된다.
따라서, 이와 같은 압력저하가 발생된 이음 부위는 외부 기압차에 의해 파이프의 이음부위가 내측으로 찌그러지[0049]
는 등의 변형이 이루어지게 되어 유체의 누수현상을 초래하고, 더욱이 갑작스런 압력변화가 발생되면 링형요홈
의 이음부위측 내측코너측으로 압력이 전가되어 변형됨에 따라 링형요홈에 결합된 클램핑부재가 링형요홈으로부
터 이탈되는 문제가 발생되기 때문에 본 발명과 같이 링형돌기(100)의 형태로 파이프 외주연 외측으로 돌출되도
록 형성하면 파이프 내경이 축소되는 변화가 없고, 유체 압력변화에도 큰 변화를 일으키지 않는다. 즉, 원래의
압력을 그대로 유지한 상태로 유체가 흐름으로써, 오히려 작은 스케줄의 파이프로도 높은 압력의 유체를 적용할
수 있어 보다 경제적인 것은 자명한 것이다.
또한, 클램핑부재에 의한 파이프의 이음시, 이음부분의 수압은 이음부위를 중심으로 서로 반대방향으로 작용하[0050]
기 때문에 클램핑부재에 의한 이음부위의 파지력이 높게 설계되는 것이 바람직한데, 도 1에 도시된 종래의 클램
핑부재의 경우에는 높은 압력에 의한 파이프에 작용되는 힘이 링형요홈의 내측 코너측과 링형요홈의 바깥측 대
기압의 상호작용에 의해 변형이 이루어져 이에 의해 클램핑 부재가 링형요홈과의 접촉면적이 작아 쉽게 벌어지
게 되는 문제와 도시된 바와 같이 오링이 파이프 외연에 안착된 형태로 결합되어 있어 클램핑부재의 벌어짐과
더불어 오링의 이음부위로부터의 이격이 발생되어 누수가 빈번하게 일어나는 문제가 있다.
따라서, 본원발명은 압력상승으로 인한 파이프 내의 압력방향은 링형돌기의 바깥 코너측에 전가되지만 이를 지[0051]
지하고 받침하기 위해 클램핑부재의 걸림부에 링형돌기가 단면상 상측 수평면과 외측 수직면 2면에 대응되어 압
력상승으로 인한 링형돌기의 바깥 코너측에 전가되는 힘을 상쇠하여 파이프 변형을 제한하는 것이다. 즉, 클램
핑부재의 접촉면이 수평면과 수직면으로 확장되어 있고, 이로 인한 압력방향과 반대방향으로 작용이 일어나 오
히려 클램핑부재의 결합력이 증대되어 수밀력을 향상시킬 수 있는 것이다. 또한, 오링(300)이 오링안치부(200)
에 안치걸림되고, 오링안치가압부(420)에 안치결합되어 설사 클램핑부재의 걸림부(410)측이 벌어지더라도 오링
(300)은 링형돌기(100)에 의해 벌어지거나 이탈되지 않는다.
이와 같은 작용을 통해 예를 들면 앞서 종래의 이음장치는 실제 유체압력보다 높은 유체압력과 링형요홈의 변형[0052]
이나 파손을 고려하여 S10 두께의 파이프를 기준으로 하여 기준 이상의 파이프 두께가 적용되어야만 하지만 본
발명은 기준 두께 S10 규격의 파이프보다 작은 규격의 S5를 적용이 가능하여 현저한 원자재 절감과 이를 통한
시공비 절감이 가능하다.
예를 들면 앞서 종래의 이음장치는 실제 유체압력보다 높은 유체압력을 고려하여 설계하고, 누수 등의 문제를[0053]
방지하기 위해 기준 두께의 파이프 이상으로 적용하여야 하지만 본 발명은 20kg/m
2
의 유체압력에 적용되기 위한
파이프의 기준 두께가 S10이 적용되어 이를 파이프 이음장치를 통해 이음한다면 종래와 같이 변화될 수 있는 유
체 압력이 150kg/m
2
의 유체압력까지 고려하여 파이프의 규격을 S10 이상을 적용해야할 필요없이 실제 유체압력
20kg/m
2
이 적용되는 S5로 무용접 파이프 이음이 가능한 그대로 사용이 가능하다. 즉, 파이프이음으로 인한 최대
유체압력을 고려한 설계와 파이프 이음부위의 변형 등에 따른 누수로 인한 대형규격의 파이프를 적용하지 않고
도 파이프이음에 따른 유체압력에 대응이 가능하여 원자재 절감이 30~40%의 절감효과를 가져올 수 있어 경제적
이며, 원자재 절감에 따른 불필요한 원자재의 소모를 방지하여 자원절약이 가능함은 물론 시공비 절감이 가능한
등록특허 10-1568325
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것은 자명한 것이다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 링형돌기(100)가 상향돌출되게 가압성형됨에 따라 형성되는 파이프 내측[0054]
의 확대홈부(102)의 내경이 파이프 내경과 동일한 내경을 가지도록 내경조정링(500)이 끼움결합되어도 바람직하
다. 이는 링형돌기(100)가 형성됨에 따라 형성되는 확대홈부(102)의 확대되는 내경으로 인한 유체 흐름을 방해
하는 요소를 방지하기 위해 확대홈부(102)에 끼움결합되어 파이프(P)의 내경과 동일한 직경을 가지도록 내경조
정링(500)에 의해 달성하도록 함으로써, 유체 흐름의 영향을 최소화하여 설계된 압력에 적용된 파이프 이음이
그대로 유지되어 설치되도록 하는 것이다.
즉, 상기 내경조정링(500)을 상기 확대홈부(102)에 결합하지 않게 될 경우에는 확대홈부(102)의 내경이 확대된[0055]
상태로 존재하기 때문에 유속이 확대홈부(102)측에서 떨어지게 되고, 이로 인해 유체 압력이 일부상승하게
된다. 하지만, 상기 확대홈부(102)의 확대된 직경의 폭이 돌출되는 링형돌기(100)의 크기에 따라 결정되기 때문
에 상기 내경조정링(500)은 링형돌기(100)의 크기에 따라 적용을 결정하는 것이 더욱 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한[0056]
실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 이처럼 본 발명은 이들이 결합
되어 구현될 수도 있다. 따라서 본 발명은 특허청구범위에 기재된 청구항들의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
부호의 설명
1 : 클램프형 파이프 이음장치 P : 파이프[0057]
100 : 링형돌기 102 : 확장홈
200 : 오링안치부 300 : 오링
400 : 클램핑부재 410 : 걸림부
420 : 오링안치가압부 430 : 체결편
432 : 볼트장공 500 : 내경조정링
W1 : 링형돌기와 인접하는 링형돌기간의 외측 폭
W2 : 걸림부의 폭
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도면
도면1
도면2
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도면3
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도면4
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도면5
등록특허 10-1568325
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