KR100850816B1 - 피치가 다른 2개의 나사부를 가지는 조임너트를 포함하며 조임을 위하여 요구되는 힘을 감소시키는 파이프 이음 - Google Patents

Abstract

본 발명은 관 부재(1)를 수용편(2)에 연결하는 파이프 이음에 관한 것으로서, 상기 파이프 이음은 관 부재(1)를 수용하는 오목부(8)를 가지는 피팅몸체(3)와, 제 1 나사부(7a)를 가지는 조임너트(6a)를 포함하여 구성되며, 상기 피팅 몸체는 조임너트의 제 1 나사부에 상응하는 제 1 나사부(4)와, 조임너트와 피팅 몸체 사이에 절단 링(9)을 가지며, 상기 절단링은 조임너트가 조여질 때, 오목부의 쐐기형 벽부분(10)과 관 부재 사이에서 가압되도록 배치된다. 한정된 공간에서 작은 도구를 사용할 수 있기 위하여, 작은 토크를 사용하여 누수가 방지되고 강한 이음을 형성하도록 조여질 수 있는 파이프 이음을 제공하기 위하여, 상기 파이프 이음은, 그 돌아가는 방향이 제 1 나사부(7a)의 돌아가는 방향과 상응하지만 더 작은 나사부(7c)를 가지는 보조 너트(6b)를 포함하여 구성되며, 상기 조임너트는 보조너트의 나사부에 상응하는 제 2 나사부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

피치가 다른 2개의 나사부를 가지는 조임너트를 포함하며 조임을 위하여 요구되는 힘을 감소시키는 파이프 이음{PIPE JOINT REDUCING REQUIRED TIGHTENING FORCE, INCLUDING A TIGHTENING NUT WITH TWO THREADED SECTIONS WHOSE PITCHES DIFFER}

본 발명은 관 부재를 수용편에 연결하는 파이프 이음(pipe joint)에 관한 것으로서, 상기 파이프 이음은 관 부재를 수용하는 오목부(recess)를 가지는 피팅몸체(fitting body)와, 제 1 나사부(thread)를 가지는 조임너트(tightening nut)를 포함하여 구성되며, 상기 피팅 몸체는 조임너트의 제 1 나사부에 상응하는 제 1 나사부와, 조임너트와 피팅 몸체 사이에 절단 링(cutting ring)을 가지며, 상기 절단링은 조임너트가 조여질 때, 오목부의 쐐기형 벽부분과 관 부재 사이에서 가압되도록 배치된다. 이음의 견고함(tightness)은 금속제 '절단 링'에 의해 얻어지는 시일링(sealing)에 기초하여 달성된다. 본 명세서에서, 수용편(receiving piece)이란 용어는 파이프 이음의 여러 가지 적용에서 사용되는 부착의 임의의 지점을 의미한다. 예를 들면, 수용편은 컨테이너나 용기, 펌프, 관 부재의 나사부 등의 벽일 수 있다.

DIN 기준 2353번으로부터, 고무재료로 된 시일의 사용에 기초한 것이 아니라 금속제 절단링을 구비한 시일링에 기초하여 그 이음의 견고함을 달성하는 이음이 공지되어 있다. 조임너트를 피팅 몸체를 향하여 돌리면, 절단링은 그 바깥쪽 표면을 끼어들어간 제 1 관 부재를 향하여 쐐기형상 공간에서 가압하고, 동시에 조임 너트와 피팅 몸체의 안쪽 표면을 향하여 조여진다. 너트가 단단히 돌려질수록, 절단링은 파이프에서 더욱 가깝게 절단하고 이음은 더욱 견고해진다. DIN기준은 직경 4 내지 42mm의 파이프에 대한 피팅(fitting)을 규정하고 있다. 피팅 몸체의 제 1 끝단에서의 나사부, 즉 제 1 나사부의 피치는 파이프의 크기에 따라 1 내지 2mm이고, 파이프가 넓을수록 피치는 커진다.

상술한 시일링을 제공하기 위하여, 조임너트는 충분한 힘으로 돌려져야 한다. 큰 이음의 조임너트는 작은 이음의 조임너트보다 더 큰 토크(torque)로 돌려져야 한다.

상술한 공지의 이음의 문제점은, 특히 큰 직경의 파이프에 관한 것일 때에 조임너트에 요구되는 토크가 크다는 것일 수 있다. 이음이 큰 도구에 대한 여유가 없는 한정된 공간에 이음이 배치되는 경우에, 이 문제점은 보다 명백해진다. 그 대신에, 충분한 토크와 견고한 이음을 달성하기 위하여 한정된 공간에서 큰 힘으로 렌치(wrench)되어야 하는 작은 도구를 사용해야 한다. 조임너트/피팅 몸체의 조합에서 작은 피치를 사용함으로써, 요구되는 토크가 작아질 것이지만, 우선 피팅 몸체는 상대적으로 큰 피치로 규격화되어 있기 때문에, 이러한 종류의 피팅은 이용할 수 없고, 다음으로, 작은 피치는 큰 피치보다 제조하기에 기술적으로 더 어렵다는 것이다. 게다가, 정교하고 긴 나사부는 장착하기에 느리다는 것은 매우 중요한 사실이다.

본 발명의 목적은, 한정된 공간에서 작은 도구를 사용하더라도 누수가 방지되고 강하게 손쉽게 조일 수 있으며, 그러면서도 규격화된 피팅 몸체를 사용할 수 있는 이음을 제공하는 것이다.

이는, 그 돌아가는 방향(handedness)이 조임 너트의 제 1 나사부의 돌아가는 방향과 상응하고 그 피치가 조임 너트의 제 1 나사부의 피치보다 작은 나사부를 가지는 보조 너트에 의해 특징지어지고, 상기 조임너트는 보조너트에 상응하는 돌아가는 방향과 피치를 가지는 제 2 나사부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 본 발명에 의한 이음에 의해 달성된다. 절단링은, 조임너트가 조여짐에 따라, 보조너트와 피팅 몸체에 대향하여 가압하도록 배치된다. 이로써, 힘이 의도한 대로 절단링에 작용하는 것이 확보된다.

본 발명에 따른 보조너트는 조임너트 나사부의 기어비(gear ratio)를 변화시킨다고 할 수 있다: 조임너트가 n번 회전하면, 절단링은 거리 S1 = n ×p(여기서, p는 피팅 몸체의 피치이다)만큼 가압/위치이동하는 것이 아니라, 조임너트가 회전하더라도 보조너트는 제자리에 유지되어 회전이 방지된다는 조건하에, 거리 S2 = n ×p - n ×p2(여기서, p2는 보조너트의 피치이다)만큼 가압/위치이동한다. 보조 너트의 피치 p2가 피팅 몸체의 피치 p에 가까워질수록, 이음을 용이하게 제조할 수 있고(나사부 피치는 상대적으로 높기 때문에), 그러한 경우에 조임너트가 수 바퀴 n만큼 회전하더라도, 절단링은 단지 짧은 거리만 가압/위치이동된다. 조임너트에 작용하는 작은 힘에 의해 큰 힘이 절단링에 전달된다.

조임너트의 제 1 나사부가 내부 나사부이면, 피팅몸체의 제 1 나사부는 외부나사부이고 피팅몸체는 DIN 규격체로 할 수 있다. 또한, 조임너트의 제 2 나사부 (I)가 조임너트의 안둘레면에 마련되면, 조임너트의 나사부는 완성된 이음에서 외부충격에 대하여 양호하게 보호된다. 유리하게는, 보조너트의 나사부의 직경(I)은 조임너트의 제 1 나사부의 직경(f)보다 작고, 이로써 보조너트가 그 제 1 나사부 안쪽의 공간에서 조임너트 안쪽으로 깊숙이 들어갈 공간이 생기고, 결과적으로 이음은 그 크기에 대하여 치밀하고 견고하게 되고, 이음조정에 대한 여유가 커진다.

보조 너트의 나사부 피치는, 조임너트의 제 1 나사부(f)의 피치의, 바람직하게는 20 내지 80%, 많은 경우에 더욱 바람직하게는 20 내지 60%이다.

보조너트의 바깥둘레는 조임너트의 바깥둘레보다 작은 것이 바람직하고, 이로써 너트 표면에 도구를 적용하기에 매우 용이하게 되고, 이음을 조이거나, 필요한 경우, 이에 따라 이를 개방하기에 극히 용이하게 된다.

피팅 몸체는, 그 크기에 있어서 조임너트의 바깥둘레보다 작은 너트형상의 바깥둘레를 구비하는 것이 바람직하다. 그리하여, 피팅몸체는 표준크기인 것이 바람직하다.

보조너트의 내경은 피팅몸체의 오목부의 직경에 상응하는 것이 바람직하고, 보조너트의 내부표면은 관 부재를 방사상으로 지지하는 관 부재의 외부 표면에 끼워맞춤한다.

일 끝단에서 보조너트는 바람직하게는 원추형 부분을 구비하고, 그 내경은 상기 끝단을 향하여 증가한다. 따라서, 보조너트가 회전함에 따라 관 부재의 표면에 절단링이 효과적으로 가압되도록 원추형 부분은 절단링에 작용하는 힘을 향하게 한다.

본 발명에 의한 바람직한 실시예는 첨부된 청구항 2 내지 12에 규정된다.

본 발명에 의한 파이프 이음의 주된 이점은, 작은 토크(torque)를 사용하여 손쉽고 신속하게 누수가 방지되고 강하게 조여질 수 있고, 이는 필요한 경우 작은 공간에 적합한 작은 도구의 사용을 가능하게 한다는 점이다. 예를 들면 30 내지 80mm의 직경을 가지는 큰 파이프가 사용될 때, 상기 이점은 가장 명백해진다. 파이프 이음은 제조하기 용이하고 규격화된 피팅몸체를 사용할 수 있게 하며, 이는 명백히 유리한 점이다.

도 1은, 종래의 파이프 이음을 나타내는 도면이다.

도 2 내지 도 4는, 본 발명에 의한 파이프 이음을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 하나의 바람직한 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 파이프(1')나 관 부재를 수용편(2'), 예를 들면 용기(2a'), 펌프(도시하지 않음), 또는 관 부재(도시하지 않음)의 벽에 연결하는 공지의 파이프 이음을 나타낸다. 파이프 이음은, 그 제 1 끝단에 제 1 외부나사부(4')가 있고 반대편 끝단에 제 2 외부나사부(5')가 있는 피팅 몸체(3')를 구비한다. 제 1 외부나사부(4')는 조임너트(6')의 상응하는 내부 나사부(7')를 수용한다. 참조번호 8'는 파이프 (1')의 끝단(12')을 수용하는 피팅 몸체의 오목부를 가리킨다. 참조번호 9'는, 부분적으로는 원추형, 즉 쐐기형 벽 부분(10')에, 부분적으로는 조임너트(6')의 원추형 부분(11')에 위치되는 절단링을 가리킨다. 도면으로부터 볼 수 있는 바와 같이, 벽 부분(10')은 오목부(8')에 인접하고, 그리하여 실제로 부분적으로 오목부 (8')를 규제한다. 조임너트(6')가 회전됨에 따라, 절단링(9')은 파이프(1')의 표면에 대향하여 가압하고, 시일링(sealing)을 제공한다. 조임너트(6')가 더 회전될수록, 절단링은 파이프의 표면으로 더 가깝게 끼어들고, 이음은 더욱 강해진다. 파이프(1')는, 예를 들면 직경이 42mm이고, 피팅 몸체 나사부(7')의 피치는 2mm이다. 따라서, 조임너트(6')가 한 바퀴 회전하면, 조임너트는 오른쪽으로 2mm 이동한다. 제 2 외부나사부(5')는 수용편(2')에 부착하기 위한 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 파이프 이음을 나타낸다. 도 3은 견고한 이음으로 조여졌을 때의 도 2의 이음을 나타낸다.

파이프 이음의 피팅 몸체(3)는 도 1의 피팅 몸체(3')에 상응하고, DIN기준 2353번에 따른 것이다. 상기 도면의 파이프 이음은, 단일의 조임너트 대신에, 2개의 너트: 조임너트(6a)와 소위 보조너트(6b)를 구비한다는 점에서, 도 1의 파이프 이음과 다르다. 조임너트(6a)는, 그 피치가 피팅 몸체에서의 제 1 나사부(4)의 피치에 상응하는 제 1 나사부(7a)를 구비한다. 조임너트(6a)는 안쪽 둘레면에 제 2 나사부(7b)를 구비하며, 보조너트(6b)는 외부에 상응하는 나사부(7c)를 가진다. 제 2나사부(7b)의 회전방향은 제 1 나사부(7a)의 회전방향에 상응하지만, 피치는 더 작다. 제 1 나사부(7a)의 피치는 2mm이고, 제 2 나사부(7b)의 피치는 1mm이다. 물론, 상기 값들은 단지 예시적인 것이다. 더욱 일반적으로는, 제 2 나사부(7b)의 피치는 제 1 나사부(7a)의 피치의 20 내지 80%라 할 수 있고, 그로써 20 내지 60의 범위는 대부분의 실제 적용을 커버할 것이다. 제 2 나사부(7b)의 피치가 극히 작으면, 그 제조는 어려워질 것이다.

도 2의 파이프(1)는 피팅몸체(3)에 밀봉되어, 조임너트(6a), 보조너트(6b) 및 절단링(9)이 파이프 끝단에 장착되고, 그런 다음 파이프 끝단이 피팅 몸체의 오목부(8)에 삽입될 수 있다. 그런 다음, 조임너트(6a)는 회전되어, 절단링(9)은 보조너트의 끝단에서 상기 피팅 몸체(3)의 벽 부분(10)과 원추형 부분(10b)에 대향하여 끼워맞춤된다. 그 후, 조임너트(6a)의 조임은 계속되고, 동시에 보조너트(6b)는 피팅몸체에 대하여 회전하지 않도록 유지된다. 이리하여, 예를 들어, 조임너트(6a)가 2바퀴 회전하면, 오른쪽으로 2 ×2 = 4mm 이동한다. 그러나, 이와 동시에 보조너트(6b)는 조임너트(6a)에 대하여 왼쪽으로 2 ×1 = 2mm 이동하고, 이로써 보조너트(6b)는 축방향 오른쪽으로 4 - 2 = 2mm 절단링을 가압한다. 이 때문에, 절단링을 오른쪽으로 2mm 이동시키기 위해 한 바퀴만을 회전시켜야 하더라도, 도 1의 실시예와 비교하여 조임너트(6a)를 돌리는 힘은 여전히 낮게 된다.

도 3은, 절단링(9)이 파이프(1)의 표면에서 절단될 때의 누수가 방지되고 강한 이음을 나타낸다.

보조너트(6b)의 내경은 파이프(1)의 외경에 상응하기 때문에, 보조너트는 파이프를 방사상으로 지지한다.

조임너트(6a)의 제 1 나사부(7a)의 직경은 제 2 나사부(7b)의 직경을 초과하고, 이로써 보조너트(6b)의 끝단은 제 1 나사부(7a) 내로 삽입될 수 있다. 그리하여, 조정/조임에 대한 큰 여유를 가지는 치밀한 파이프 이음이 얻어진다. 보조너트 (6b)의 바깥둘레는 조임너트(6a)의 바깥둘레보다 작아서, 결과적으로 도구를 너트에 용이하게 적용할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 이음의 결정축 측정도(axonometric view)이다.

상기에서, 본 발명은 하나의 바람직한 실시예에 의해서만 설명되었지만, 본 발명의 상세는 첨부된 도면의 범위 내에서 다양한 방식으로 실행될 수 있음을 주의해야 한다. 따라서, 예를 들면, 조임너트는 내부 나사부 대신에 적어도 기본적으로 외부 나사부를 구비할 수도 있고, 따라서 보조너트는 이에 상응하여 내부 나사부를 구비하여야 한다. 그러나, 이는 피팅을 크게 할 것이고 외부 나사부는 외부 충격에 노출될 것이다. 또한, 도구의 적용은 보다 어려워질 것이다.

Claims (13)

1. 관 부재(1)를 수용편(2)에 연결하는 파이프 이음으로서, 상기 파이프 이음은 관 부재(1)를 수용하는 오목부(8)를 가지는 피팅몸체(3)와, 제 1 나사부(7a)와 제 2 나사부(7b)를 가지는 조임너트(6a)를 포함하여 구성되며, 상기 피팅 몸체는 조임너트의 제 1 나사부에 상응하는 제 1 나사부(4)와, 조임너트와 피팅 몸체 사이에 절단 링(9)을 가지며, 상기 절단링은 조임너트가 조여질 때, 오목부의 쐐기형 벽부분(10)과 관 부재 사이에서 가압되도록 배치되며, 상기 파이프 이음은 그 돌아가는 방향과 피치가 조임너트(6a)의 제 2 나사부(7b)에 상응하고, 그 돌아가는 방향이 조임너트(6a)의 제 1 나사부(7a)의 돌아가는 방향에 상응하는 나사부(7c)를 가지는 보조너트(6b)를 포함하여 구성되는 파이프 이음에 있어서,

   상기 보조너트(6b)의 나사부(7c)의 피치는 조임너트(6a)의 제 1 나사부(7a)의 피치보다 작고, 상기 조임너트(6a)는 조여질 때에 상기 보조너트(6b)를 개재하여 상기 절단링(9)를 누르도록 구성되는 것을 특징으로 하는 파이프 이음.
2. 관 부재(1)를 수용편(2)에 연결하는 파이프 이음으로서, 상기 파이프 이음은 관 부재(1)를 수용하는 오목부(8)를 가지는 피팅몸체(3)와, 제 1 나사부(7a)와 제 2 나사부(7b)를 가지는 조임너트(6a)를 포함하여 구성되며, 상기 피팅 몸체는 조임너트의 제 1 나사부에 상응하는 제 1 나사부(4)와, 조임너트와 피팅 몸체 사이에 절단 링(9)을 가지며, 상기 절단링은 조임너트가 조여질 때, 오목부의 쐐기형 벽부분(10)과 관 부재 사이에서 가압되도록 배치되며, 상기 파이프 이음은 그 돌아가는 방향과 피치가 조임너트(6a)의 제 2 나사부(7b)에 상응하고, 그 돌아가는 방향이 조임너트(6a)의 제 1 나사부(7a)의 돌아가는 방향에 상응하는 나사부(7c)를 가지는 보조너트(6b)를 포함하여 구성되는 파이프 이음에 있어서,

   보조너트(6b)의 나사부(7c)의 피치는 조임너트(6a)의 제 1 나사부(7a)의 피치의 20 내지 80%인 것을 특징으로 하는 파이프 이음.
3. 제 1 항에 있어서, 보조너트(6b)의 나사부(7c)의 피치는 조임너트(6a)의 제 1 나사부(7a)의 피치의 20 내지 80%인 것을 특징으로 하는 파이프 이음.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 보조너트(6b)의 나사부(7c)의 피치는 조임너트(6a)의 제 1 나사부(7a)의 피치의 20 내지 60%인 것을 특징으로 하는 파이프 이음.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 조임너트(6a)가 조여질 때, 절단 링(9)은 피팅몸체(3)와 보조너트(6b)에 대향하여 가압하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 파이프 이음.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 조임너트(6a)의 제 2 나사부(7b)는 조임너트의 안쪽둘레면에 마련되고, 이로써 보조너트(6b)의 나사부(7c)는 외부 나사부인 것을 특징으로 하는 파이프 이음.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 조임너트(6a)의 제 1 나사부(7a)는 내부 나사부이고, 이로써 피팅몸체(3)의 제 1 나사부(4)는 외부 나사부인 것을 특징으로 하는 파이프 이음.
8. 제 7 항에 있어서, 보조너트(6b)의 나사부(7c)의 직경은 조임너트(6a)의 제 1 나사부(7a)의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 파이프 이음.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 보조너트(6b)의 바깥둘레는 그 크기에 있어서 조임너트(6a)의 바깥둘레보다 작은 것을 특징으로 하는 파이프 이음.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 피팅몸체(3)는, 그 크기에 있어서 조임너트(6a)의 바깥둘레보다 작은 너트형 바깥둘레를 구비하는 것을 특징으로 하는 파이프 이음.
11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 보조너트(6b)의 안쪽 직경은 피팅몸체(3)의 오목부(8)의 직경과 동일한 것을 특징으로 하는 파이프 이음.
12. 제 1 항에 있어서, 보조너트(6b)는 일끝단에서 상기 끝단을 향하여 내경이 증가하는 원추형 부분(11)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 파이프 이음.
13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 피팅몸체(3)는 오목부(8)에 대향하는 끝단에서 수용편(2)에 연결되는 나사부(5)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 파이프 이음.

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