KR102038188B1

KR102038188B1 - 2개의 파이프라인을 동축적으로 연결하기 위한 장치, 및 그 장치를 분리하기 위한 배열체

Info

Publication number: KR102038188B1
Application number: KR1020167015067A
Authority: KR
Inventors: 루드윅 히스
Original assignee: 슈버 피팅스 게엠베하
Priority date: 2013-11-06
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2019-11-26
Also published as: DE102013018644A1; JP2016540935A; WO2015067355A1; EP3066375A1; EP3066375B1; KR20160079880A

Abstract

본 발명은 상이한 내경들을 가지는 2개의 파이프라인을 동축적으로 연결하기 위한 장치에 관한 것으로서, 그러한 장치는 외부 나사산(4)을 가지는 나사 플랜지(3) 및 너트(10)를 위한 압력 표면(6)을 가지는 압력 플랜지(5)를 포함한다. 연결 장치가 또한 링 밀봉부(9)를 가지며, 그러한 링 밀봉부는, 함몰부(7, 8) 내에서, 한편으로 나사 플랜지(3)의 그리고 다른 한편으로 압력 플랜지(5)의 대향하는 단부 면들 사이에 배열된다. 압력 플랜지(5) 상으로 푸싱되고 나사 플랜지(3) 상으로 나사체결되는, 내부 나사산을 가지는 너트(10)가 제공된다. 링 밀봉부(9)의 내경은 파이프라인(1, 2)의 내경보다 크거나 적어도 동일하고, 파이프라인들(1, 2)의 내경들 사이의 차이가 압력 플랜지(5)의 원뿔 영역(17) 및 나사 플랜지(3)의 원뿔 영역(17) 모두에 의해서 보상된다. 링 밀봉부(9)가 그 전체 외측 원주 주위로 그리고 그 상부 및 하부 편평형 측부에 평행하게 연장되는 가지부(91)를 가지며, 상기 가지부는 반경방향 외향으로 지향되고 V-형상 형태로 확장된다. 본 발명은 또한 상기 연결 장치를 분리하기 위한 배열체에 관한 것이다.

Description

2개의 파이프라인을 동축적으로 연결하기 위한 장치, 및 그 장치를 분리하기 위한 배열체{DEVICE FOR COAXIALLY CONNECTING TWO PIPELINES, AND AN ARRANGEMENT FOR DISCONNECTING SAME}

본 발명은 2개의 파이프라인을 동축적으로 연결하기 위한 장치, 및 이와 같은 유형의 연결 장치를 분리하기 위한 배열체에 관한 것이다.

파이프라인 시스템에서는, 상이한 직경들을 가지는 2개의 동축적으로 배향된 파이프라인을 타이트하게(tightly) 상호 연결하는 것이 하나의 과제가 될 수 있을 것이다. 그러나 이와 같은 사실은 문제가 없는 것은 아니다. 이는 심지어 유사한 직경 범위에서도, 파이프라인 시장에서의 치수가 다르기 때문이다. 예를 들어, 미터법(metric)/DIN 11866은, 16 mm의 내경을 부여하는, 19 mm의 외경과 1.5 mm의 벽 두께를 가지는 파이프 DN 15를 규정한다. 영국 표준(imperial standard)은 19.05 mm의 외경과 1.24　mm 또는 1.65mm의 벽 두께를 가지는 ¾" 파이프를 규정한다. 이는 각각 15.75　mm 및 16.57　mm의 내경을 부여한다.

그에 따라, 이들 전술한 예는, 0.97/1.00/1.07 비율의 이송되는(conveyed) 매체에 대한 운송 능력(transport capacity)을 가지고 그에 따라 서로 크게 다르지 않은, 15.75　mm/16.0　mm/16.57　mm의 내경을 가지는 3개의 유사한 파이프라인을 제시한다. 균일성을 제공하는 것에 관한 이와 같은 문제에 대한 해결책은 국제적인 파이프라인 시장에서의 가까운(foreseeable) 미래에는 예상되지 않는다. 이와 관련하여, 기술적으로 단순한 방식으로 상응하는 파이프라인 등급(class)을 상호 연결할 수 있는 것과 관련한 문제가 또한 존재한다.

본 발명의 목적은, 상이한 내경들을 가지는 파이프라인들을 타이트하게 상호 연결할 수 있게 하는, 2개의 파이프라인을 동축적으로 연결하기 위한 모듈형 장치를 생성하는 것이다.

기술적 해결책은 청구항 1의 특징을 가지는 장치를 특징으로 한다.

본 발명의 추가적인 목적은 파이프라인을 연결하기 위한 본 발명에 따른 장치를 분리하기 위한 배열체를 생성하는 것이고, 그러한 배열체에 의해서는, 심지어 제한된 공간 내에서도 연결 장치가 용이하게 분리될 수 있다.

이와 같은 목적은 청구항 12의 특징부를 가지는 배열체에 의해서 달성된다.

개선예가 종속항에서 각각의 경우에서 설명된다.

상이한 내경들을 가지는 2개의 파이프라인을 동축적으로 연결하기 위한 본 발명에 따른 장치는 하나의 파이프라인을 위한 나사 플랜지(screw flange)를 가지고, 상기 나사 플랜지는 외부 나사산을 갖는다. 이 장치는 또한 다른 파이프라인을 위한 압력 플랜지를 가지며, 상기 압력 플랜지는 너트를 위한 압력 표면을 갖는다. 링 밀봉부가 부가적으로 제공되고, 그러한 링 밀봉부는 한편으로 나사 플랜지의 그리고 다른 한편으로 압력 플랜지의 대향하는 단부 면들 사이에 배열된다. 내부 나사산을 가지고 압력 플랜지 상으로 푸싱(pushed)되며 나사 플랜지 상으로 나사체결(screwed)될 수 있는 너트가 또한 제공된다. 링 밀봉부의 내경은, 이러한 경우에, 파이프라인의 내경보다 크거나 적어도 같은 크기이고, 파이프라인들의 내경들 사이의 차이가 각각의 경우에 압력 플랜지의 원뿔 영역 및 나사 플랜지의 원뿔 영역에 의해서 보상된다. 링 밀봉부가 그 전체 외측 원주 주위로 그리고 그 상부 및 하부 편평형 측부(side)에 평행하게 연장되는 가지부(limb)를 가지며, 상기 가지부는 반경방향 외향으로 지향되고(pointing) V-프로파일 형태로 확장된다.

그에 따라, 모듈형 시스템 나사 연결을 가지는 파이프라인을 위한 분리 가능한 연결 시스템이 생성된다. 모듈형 시스템 나사 연결의 주요 개념은, 일정한 직경을 가지는 플랜지 시스템이 기초(basis)를 형성한다는 사실을 기반으로 한다. 이들 일정한 직경은 링 밀봉부의 내경 및 외경과, 부가적으로 미리 규정된 링 밀봉부를 수용하기 위한 플랜지 내의 함몰부(recess)와, 그리고 마지막으로 너트를 포함하는 2개의 플랜지의 외측 원주방향 윤곽과 관련된다. 이어서, 파이프라인의 내경으로의 전이(transition)가 이와 같은 플랜지 시스템에서는 가변적이다.

이들 파이프라인이 링 밀봉부의 내경보다 작거나 적어도 동일한 크기의 내경을 가지기 때문에, 압력 플랜지의 원뿔 영역 및 나사 플랜지의 원뿔 영역 각각이 링 밀봉부의 내경과 특별한 파이프라인의 내경 사이의 직경 적응(adaptation)을 형성한다. 이는, 시스템 범위의 물리적 치수 내에 위치되는 이와 같은 원뿔 영역을 통해서, 파이프라인의 내경과 관련한 파이프 치수가 개별적으로 적응될 수 있다는 것, 또는 서로에 대해서 적응될 수 있다는 것을 의미한다. 원뿔 각도의 변경에 의해서, 원뿔 영역이 기계적으로 안정한 시스템 범위 내에서 종료되는 것이 보장된다. 이는 결과적으로, 예를 들어 23 mm 미만의 내경을 가지는 파이프라인들을 위한, 2개의 파이프라인을 동축적으로 연결하기 위한 본 발명에 따른 장치가 모듈형 나사 연결 시스템을 형성하고, 그러한 모듈형 나사 연결 시스템에서, 이와 같은 경우에 이와 같은 목적을 위해서 특별히 사용된 링 밀봉부의 성질을 손상시키지 않으면서, 상이한 파이프라인들의 가변적인 내경이 일정한/고정된 직경을 가지는 연결 플랜지의 시스템 범위에 적응될 수 있다는 것을 의미한다. 상이한 파이프라인들의 전술한 가변적인 내경에서, 파이프라인의 외경이 물론 상응하게 또한 변화된다. 그에 따라, 전술한 내용은, 외경을 그에 맞추어 변경하는 것에도 적용된다.

유리하게, 링 밀봉부는 유동 경로 내로 반경방향 내향으로 돌출하지 않고, 그에 의해서, 원뿔 영역의 부드러운(gentle) 전이의 각각과 함께, 작은 수압 손실(hydraulic loss)을 가지는 연결 장치가 생산된다.

이용되는 특별한 링 밀봉부는, 플랜지의 영역 내에서, 극히 단순한 기술적 방식으로 서로 연결하고자 하는 파이프 단부들 사이에서 뛰어나게 양호한 밀봉 효과를 획득한다는 장점을 갖는다. 이는, O-링 형태로 제공되는, 밀봉부의 가지부가 압축되는 것으로 달성되고, 상기 가지부는 V-형상으로 확장된다. 이와 같은 압축은 밀봉 지점에서 밀봉력을 초래한다. 전방 밀봉 단부에서의 가지부의 원형 또는 원-유사 횡단면으로 인해서, 플랜지의 원주 주위로 환형으로 연장되는 이들 밀봉 지점이 작은 지역 상으로 집중되고 그에 따라 매우 높은 압력을 생성한다. 압축력에 의해서 유발되는 물질 유동은 여기에서 밀봉 표면의 방향으로 주로 작용한다. 그에 따라, 본 발명에 따른 장치에서, 헬륨 및 수소의 극히 낮은 누설율(leakage rate)이 또한 획득될 수 있다.

바람직한 실시예에 따라서, 압력 플랜지 또는 나사 플랜지 또는 양자 모두가, 파이프라인(들)으로 연결되도록 디자인된 파이프 소켓 부분을 갖는다. 여기에서, 파이프 소켓 부분(들)이, 그러한 파이프 소켓 부분으로 연결하고자 하는 파이프와 대략 동일한 횡단면을 가질 수 있다. 보상 원뿔 영역이 링 밀봉부를 수용하도록 디자인된 함몰부와 파이프 소켓 부분을 향해서 지향된 압력 플랜지 및/또는 나사 플랜지의 단부 사이에서 연장될 수 있다.

파이프 소켓 부분(들)은 플랜지의 일부이고, 납땜, 용접(용접 연결 피스) 또는 다른 연결 기술을 통해서 실제로 연결하고자 하는 파이프로 연결되도록 제공된다. 파이프에 대한 연결을 위해서 충분한 이동 자유가 제공되도록, 파이프 소켓(들)의 길이가 치수 결정될 수 있다. 예로서, 파이프 소켓 부분이 압력 플랜지 및/또는 나사 플랜지와 일체적으로 형성될 수 있거나, 일체적으로 본딩하는 연결 기술에 의해서 압력 플랜지 및/또는 나사 플랜지에 결합될 수 있다.

추가적인 실시예는, 한편으로 링 밀봉부의 그리고 다른 한편으로 나사 플랜지 또는 압력 플랜지의 동일한 내경의 상황과 관련된다. 이와 같은 경우에, 파이프 내경의 모서리가 밀봉 홈에 대해서 90°로 형성되고, 예를 들어, 0.1 mm의 반경을 가지는 둥글게 처리된 에지를 갖는다. 그에 따라, 생산 프로세스에서, 규정되지 않은(undefined) 날카로운-에지(sharp-edgedness) 및/또는 잠재적인 버어(burr) 형성을 피할 수 있다.

또한, 동일한 물질 또는 적어도 매우 유사한 물질들로 구성되도록, 링 밀봉부 및 플랜지가 제공될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 링 밀봉부의 V-프로파일의 가지부의 밀봉 단부가, 2개의 플랜지를 함께 압착(press)하기 전 및 후 모두에서 원형 또는 원-유사 횡단면을 가질 수 있다. 함께 압착하는 것 이후의 밀봉 시스템의 밀봉 위치에서, 링 밀봉부의 가지부의 밀봉 단부가, 제1 원 라인에 의해서 형성된 접촉 지점을 통해서 제1 밀봉 표면에 대해서 그리고 제2 원 라인에 의해서 형성된 접촉 지점을 통해서 제2 밀봉 표면에 대해서 밀봉식으로 지탱될(bear) 수 있다. 2개의 원 라인이 이와 같은 경우에 서로로부터 분리되고, 즉 2개의 원 라인이 일치되지 않는다. 여기에서, 각각의 플랜지 내의 함몰부가 밀봉 표면을 형성한다. 제1 밀봉 표면이 파이프 축에 수직으로 배향된 함몰부의 베이스에 의해서 형성되고, 제2 밀봉 표면이 플랜지 평면에 대해서 수직으로 배향된 함몰부의 내측 벽에 의해서 형성된다.

링 밀봉부의 추가적인 개선예는, V-프로파일의 각도가 70°내지 100°범위 이내 또는 바람직하게 40°내지 70°범위 이내, 예를 들어 50°라는 것을 제시한다.

또한, 동심적으로 배열된 링을 부가적으로 가지도록 2개의 가지부들 사이의 링 밀봉부가 제공될 수 있다. 이는, 가지부에 대한 추가적인 압력-안정화 궁형부(arch)를 형성하는 것에 의해서, 추가적인 구조적 관점으로부터 링 밀봉부를 개선한다. 여기에서, 중앙 링은 플랜지 함몰부와의 가지부의 접촉 영역에서 힘의 균일한 분포를 지원하고 그에 따라 시스템의 밀봉 효과를 개선한다. 대안적으로 또는 부가적으로, 링 밀봉부 및 플랜지가 보통 강 또는 고급 강으로 이루어질 수 있고, 임의의 경우에, 물질 균일성은 양호한 내식성에 기여하고, 고급 강은 확산에 대한 양호한 저항을 갖는다.

바람직한 개선예는, 회전 록(lock)이 나사 플랜지와 압력 플랜지 사이에 제공되는 것을 제시한다. 이와 같은 회전 록은, 너트가 회전될 때, 2개의 플랜지 요소가 서로에 대해서 회전하는 것을 방지한다. 원주 주위로 균일하게 연장되고 서로 상응하게 결합하는 클로(claws)에 의해서, 비틀림-방지(anti-twist) 장치가 바람직하게 형성된다. 이는, 플랜지 시스템의 전체 원주 주위로 연장되고 그에 따라 상응하는 클로들 사이에서 복수의 베어링 표면을 형성하는, 최적의 비틀림-방지 장치를 구성한다. 여기에서, 나사 플랜지의 클로 및 압력 플랜지의 클로가 비틀림-방지 장치 내에서 서로에 대해서 편평하게 지탱될 수 있다. 그에 따라, 이들 클로의 측방향 측면(flanks)이 너트가 조여지는 방향에서 서로에 대해 편평하게 지탱되고, 그에 의해서 자가-센터링 효과가 나사 연결 시스템에서 달성되는, 이와 같은 특별한 원주방향 윤곽의 결과로서, 2개의 플랜지 요소가 최적의 상호록킹 피트(interlocking fit)를 형성한다. 서로 결합하는 클로의 배열체가 정확히 평행하고 나사 연결 축의 반경에 수직이다.

다른 추가적인 실시예에 따라서, 너트에 대한 압력 플랜지의 정지부(stop)가 둔각을 가질 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 정지부가 또한 볼록할 수 있다. 예를 들어, 둔각이 90°내지 95°일 수 있다. 그에 따라, 회전하는 너트에 의해서 가해지는 축방향 힘이 밀봉 시스템으로 최적의 방식으로 전달된다. 볼록체는, 밀봉 홈의 플랜지 측부 상에서 중심 지점을 가지는, 예를 들어 200 mm의 반경에 의해서 생성된다. 이는 모서리 - 0°에 있는 플랜지 단부/파이프 부착물 - 사분체(quadrant) 내에서 접선방향으로 시작하고 플랜지 외경에서 둥근 모서리 에지로 접선 방향으로 전이된다. 이와 같은 모서리 에지를 둥글게 하는 것이 전형적으로 0.3 mm의 반경으로 구현된다.

이와 같은 실시예에서, 나사체결 중에, 너트는, 이와 같은 프로세스 동안 2개의 마찰 표면을 손상시키지 않고, 축방향 힘을 밀봉 시스템으로 최적으로 전달할 수 있다. 손상-감소 효과는, 플랜지 표면 자체와 너트의 장력화(tensioning) 표면 사이의, 볼록한 플랜지 표면 상의 접촉 라인의 연속적인 이동으로부터 초래된다. 접촉 라인의 이동은, 나사 체결 중에 연속적으로 증가되고 너트의 장력화 표면이 그 이동 방향에 반대로 굽혀지게 하는, 너트의 증가하는 힘(developing force)으로부터 초래된다.

또한, 다른 추가적인 실시예에 따라서, 억지 끼워 맞춤(press fit)이 링 밀봉부와 함몰부 사이에 제공되도록, 링 밀봉부의 외경에 대해서 선택하고자 하는 압력 플랜지의 및/또는 나사 플랜지의 함몰부의 직경 또는 직경들이 제공될 수 있다. 여기에서, 압착은 대략 0.005 내지 0.01 mm이다.

단순한 억지 끼워 맞춤은 희망하는 플랜지 내로의 조립 중의 링 밀봉부의 단순한 삽입을 가능하게 하고, 동시에, 밀봉 링이 나사체결 중에 외부로 낙하되는 것을 방지한다.

또한, 다른 추가적인 실시예의 압력 플랜지는 압력 표면으로부터 미리 결정된 거리에서 원주방향 홈 또는 칼라(collar)를 가질 수 있다. 여기에서, 홈 또는 칼라가 0.2 mm 내지 4.0 mm의 범위, 특히 0.5 mm 내지 1.5 mm의 범위의 반경방향 연장범위(깊이)를 갖는다. 또한, 너트를 향해서 지향되는 홈의 또는 칼라의 측면이 1.0 내지 3.0 mm, 특히 1.5　mm 내지 2.5　mm만큼 압력 플랜지의 압력 표면으로부터 이격될 수 있다.

홈은, 폐쇄된 나사 연결부의 분해를 돕는다. 이와 같은 목적을 위해서, 제거 공구, 특히 제거 포크가 홈 내로 삽입된다. 상기 공구는, 홈의 폭보다 작은 두께를 가지는 편평한 물질로 형성된다. 포크 갭은 반(semi)-원형 방식으로 홈 내경을 재현하고 반-원 축에 수직으로 대략적인 홈 반경의 길이만큼 2개의 포크 뾰족부(prong)에 의해서 길이가 연장된다. 너트가 나사 풀림될 때, 반-원 연결부를 가지는 포크 뾰족부가 마찰 표면을 형성하도록, 반-원 연결부를 가지는 포크 뾰족부의 높이가 디자인되고, 그러한 마찰 표면은 나사 플랜지, 밀봉부 및 압력 플랜지에 의해서 구성된 나사 연결 부분의 제거를 보장한다. 나사 플랜지와 압력 플랜지 사이의 제거력이 너트를 나사체결하는 것에 의해서 생성되고, 그에 의해서 축방향 이동이 이루어지며, 이는 제거 포크를 통해서 압력 플랜지로 전달된다("풀러(puller)"의 원리). 그에 따라, 본 발명에 따른 파이프 연결부는, 가장 제한된 공간 내에서도, 용이하게 분리될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 파이프라인을 연결하기 위한 본 발명에 따른 장치에는, 나사 연결 시스템으로서, 상이한 내경들을 가지는 복수의 링 밀봉부 그리고 그에 적응된 나사 플랜지 및 압력 플랜지가 또한 제공될 수 있다. 그에 따라, 범용적으로 이용될 수 있는, 파이프라인을 위한 모듈형 시스템 나사 연결부가 생성된다. 여기에서, 주요 개념은, 사실상, 예를 들어 4개의 시스템이 미리 규정된다는 것이고, 4개의 시스템의 각각은 미리 규정된 내경 및 미리 규정된 외경을 가지는 다소 특별한 링 밀봉부를 특징으로 한다. 이와 같은 모듈형 나사 연결 시스템의 결과로서, 적은(few) 베이스 시스템으로, 상이한 내경들을 가지는 넓은 범위의 파이프라인들을 상호 연결하게 할 수 있다.

마지막으로 상이한 내경들을 가지는 2개의 파이프라인을 동축적으로 연결하기 위한 장치를 분리하기 위한 본 발명에 따른 배열체가 그러한 장치 자체 및 제거 공구를 포함한다. 제거 공구는 편평한 결합 부분을 가지고, 그 두께는 홈의 폭 또는 너트를 향해서 지향된 칼라의 측면과 압력 플랜지의 압력 표면 사이의 거리보다 작다.

파이프 연결부를 분리하기 위해서, 제거 공구의 결합 부분이 먼저 압력 플랜지의 홈 또는 칼라와 결합되고, 제거 공구가 타이트하게 유지된다. 이어서, 너트가 개방되고, 그에 의해서, 너트가 제거 공구의 결합 부분에 대해서 지탱될 때까지, 홈 또는 칼라를 향해서 지향되는 방향에서 축방향 이동이 이루어진다. 너트가 더 개방됨에 따라, 축방향 힘이 제거 공구를 통해서 압력 플랜지로 전달되고, 그에 따라 압력 플랜지가 동반된다(entrained).

여기에서, 홈 또는 칼라에 대한 제거 공구의 특정 여유(play)가 제공될 수 있고, 그에 따라 제거 공구가 압력 플랜지 위에서 보다 용이하게 푸싱될 수 있고, 심지어 제거 중에도 기울어지지 않는다.

제거 공구의 결합 부분이 또한 U-형상의 개구부를 가질 수 있고, 그러한 U-형상의 개구부는 너트와 칼라 사이에 위치된 압력 플랜지의 부분 상으로 또는 홈 상으로 정합하는 방식으로 피팅될 수 있고, 그에 의해서 유효한 힘의 비교적 균일한 분포가 달성될 수 있다.

이들 그리고 추가적인 장점이 첨부 도면을 참조한 이하의 설명에 의해서 제시된다. 설명 내의 도면에 대한 언급은 설명을 지원하는 그리고 청구 대상의 이해를 돕기 위한 역할을 한다. 도면은 단지 본 발명의 예시적인 실시예에 관한 개략적인 설명이다.

도 1은 폐쇄된 시스템 나사 연결부의 도면을 도시한다.
도 2는 도 1의 라인 B-B를 따른 도 1의 시스템 나사 연결부를 통한 길이방향 단면을 도시한다.
도 3은 도 1의 라인 A-A를 따른 도 1의 시스템 나사 연결부를 통한 단면을 도시한다.
도 4는 도 2로부터의 상세도(상세부(C))를 도시한다.
도 5는 시스템 나사 연결부의 분해도를 도시한다.
도 6은 연결된 파이프라인들과 함께 도 1의 라인 B-B를 따른 도 1의 시스템 나사 연결부를 통한 길이방향 단면을 도시한다.
도 7은 링 밀봉부의 단면도를 도시한다.
도 8은 도 7로부터의 링 밀봉부의 상세부(B)를 도시한다.
도 9는 2개의 파이프라인을 연결하기 위한 장치를 분리하기 위한 배열체의 평면도를 도시한다.
도 10은 2개의 파이프라인을 연결하기 위한 장치를 분리하기 위한 배열체를 통한 길이방향 단면을 도시한다.

도면은, 상이한 내경들을 가지는 2개의 파이프라인을 위한 모듈형 시스템 나사 연결부를 도시한다. 도 6은, 예를 들어, 용접 또는 납땜되는 것에 의해서, 하나의 파이프라인(1)이 파이프 소켓 부분(1')으로 연결되고 다른 파이프라인(2)이 파이프 소켓 부분(2')으로 연결되는 것을 특히 명확하게 보여준다. 하나의 파이프 소켓 부분(1')이 외부 나사산(4)을 가지는 나사 플랜지(3)에 연결되고, 다른 파이프 소켓 부분(2')이, 둔각으로 경사진 압력 표면(6)을 가지는 압력 플랜지(5)에 연결된다. 원통형 함몰부(7, 8)가 한편으로 나사 플랜지(3)의 그리고 다른 한편으로 압력 플랜지(5)의 상호 대향하는 단부 면들 사이에서 각각의 경우에 형성된다. 이들 2개의 함몰부(7, 8)가 링 밀봉부(9)를 수용한다.

내부 나사산(11)을 가지고 또한 하나의 단부에서 압력 플랜지(5)의 압력 표면(6)에 상응하는 반경방향 내향으로 지향된 내측 링(12)을 가지는 너트(10)가 또한 제공된다. 이와 같은 너트(10)는 그 내부 나사산(11)을 통해서 나사 플랜지(3)의 외부 나사산(4) 상으로 나사체결된다. 그렇게 하는 데 있어서, 너트(10)의 내부 링(12)은, 와셔(13)(도 4 참조)가 중간에 배열된 상태로, 압력 플랜지(5)의 압력 표면(6)에 대해서 지지되게 된다. 또한, 나사 플랜지(3)의 그리고 압력 플랜지(5)의 단부 면들이 정지부(14)를 통해서 서로에 대해서 압착되고, 이는 또한 링 밀봉부(9)가 밀봉 효과의 달성을 위해서 필요한 것 이상으로 변형되지 않도록 보장하며; 그에 따라, 링 밀봉부(9)의 변형을 위해서 이용 가능한 길이가 정지부(14)의 길이에 의해서 실질적으로 규정된다.

마지막으로, 특히 도 3에서 확인될 수 있는 바와 같이, 회전 록(15)이 또한 나사 플랜지(3)와 압력 플랜지(5) 사이에 형성된다. 이와 같은 회전 록(15)은, 나사 플랜지(3)의 경우 및 압력 플랜지(5)의 경우 모두에서 원주 주위로 균일하게 연장되고 파이프 소켓 부분(1', 2')의 축방향으로 돌출하는 클로(16)로 구성된다. 여기에서, 함께 결합된 상태에서는, 클로들(16)이 서로 상응하게 결합된다. 작은 회전방향 여유가 여기에 제공된다. 너트(10)에 의해서 조여진 상태에서, 클로(16)의 측방향 측면이 서로에 대해서 편평하게 놓인다.

링 밀봉부(9)는, 시작 상태의 도 5에서 그리고 압착된 상태의 도 2에서 도시된 바와 같이, V-형상으로 확장된 2개의 환형 가지부(91)(도 7 참조)를 특징으로 한다. 링 밀봉부(9)가 압착될 때, 가지부의 둥근 전방 단부가 90°각도로 밀봉식으로 함몰부(7, 8)에 놓이게 된다.

파이프라인(1, 2)을 위한 전술한 모듈형 클램프 및 나사 연결부의 특별한 특징부는 다음과 같다: 도 2에서, 고정적으로 미리 형성된, 일정한 직경 영역이 실선으로 도시된 반면, 가변적 파이프 연결부를 위한 적응 영역이 파선으로 도시되어 있다.

도 4에 따른 예시적인 실시예에서, 16.6 mm의 내경과 21.6 mm의 외경을 가지는 링 밀봉부(9)가 시작 지점으로서 이용된다. 나사 플랜지(3)의 그리고 압력 플랜지(5)의 함몰부(7, 8)가 상응하게 치수 결정된다. 전술한 요소는 그들의 치수와 관련하여 고정된다.

고정되지 않고 변화될 수 있는 것은, 파이프 라인의 내경 또는 파이프라인의 직경에 상응하는 파이프 소켓 부분(1', 2')이다. 도시된 예시적인 실시예에서, 파이프 소켓 부분(1')의 경우에 내경이 13 mm이고, 파이프 소켓 부분(2')의 경우에 내경이 16 mm이다. 그에 따라, 이들 2개의 내경은 16.6 mm의 링 밀봉부(9)의 내경보다 작다.

파이프 소켓 부분(1', 2')의 이들 상이한 내경에 대한 적응을 제공하기 위해서, 상이한 직경들 사이의 전이 영역 내에서 나사 플랜지(3) 및 압력 플랜지(5) 양자 모두가 원뿔 영역(17)을 갖는다. 이는, 정확한 기하형태적 원뿔로서 형성될 수 있으나, 또한 약간 수정된, 그러나 원칙적으로 여전히 원뿔-유사한 것으로 이해되는 윤곽으로 형성될 수 있다.

미리 규정된 직경을 가지는 이와 같은 고정된 플랜지 시스템으로부터 시작할 때, 상이한 내경들을 가지는 파이프라인을 연결할 수 있다. 이와 같은 경우에는, 원뿔 영역(17)만을 수정하면 된다.

마지막으로, 모듈형 시스템 나사 연결부의 특별한 특징적인 특징은, 상이한 내경들을 가지는 넓은 범위의 파이프라인들을 그에 따라 커버하기 위해서, 상이한 내경들 및 외경들을 가지는 상이한 링 밀봉부들(9)이 제공될 수 있다는 것이다. 이와 같은 경우에, 나사 플랜지(3)의 그리고 압력 플랜지(5)의 플랜지 영역이 물론 상응하게 그들의 함몰부(7, 8)와 함께 형성된다.

상이한 파이프라인들의 전술한 가변적인 내경에서, 파이프라인의 외경이 물론 상응하게 또한 변화된다. 그에 따라, 전술한 것은, 외경을 그에 따라 변경하는 것에도 또한 적용된다.

도 6에서, 파이프라인(1, 2)이 파이프 소켓 부분(1', 2')에 어떻게 부착 또는 용접되는지를 마지막으로 도시하며, 여기에서 2개의 파이프(1, 2)를 연결하기 위한 장치가 도 2에 이미 도시된 장치에 상응하고, 파이프라인(1, 2)은 상이한 직경들을 갖는다.

도 7은 사용되는 링 밀봉부의 길이방향 단면을 도시하고, 여기에서 V-형상으로 배열된 2개의 가지부(91)를 명확하게 확인할 수 있다. "링 영역"(92)이 가지부들(91) 사이에 제공되고, 그러한 링 영역은 링 밀봉부(9)의 강성도(rigidity)를 제공하고, 그에 따라, "밀봉 라인"에 걸친 가지부(91)의 힘의 균일한 분포를 가능하게 한다. 2개의 파이프라인을 연결하기 위해서 장치가 나사체결될 때, 가지부(91)가 소성적으로 변형되고, 그에 의해서 링 밀봉부(9)가 각각의 플랜지의 함몰부(7, 8)의 외측 측방향 표면에 대해서 압착되고 최적의 기밀 및 무-확산 연결부가 성취되고, 그러한 연결부는 최소의 수소 및 헬륨 누설율을 갖는다.

도 8은 도 7에 표시된 상세부(B)를 도시하고, 2개의 가지부(91)에 의해 둘러싸인 각이 40°내지 70°이고, 바람직하게는 대략 50°라는 것을 확인할 수 있다.

도 9 및 도 10에서, 파이프 연결부를 분리시키기 위한 본 발명에 따른 배열체가 마지막으로 도시되어 있고, 상기 배열체는 또한, 장치 자체 이외에, 제거 공구(100)를 갖는다.

제거 공구(100)는, 적은 장비 비용(outlay)으로, 파이프라인을 연결하기 위한 장치를 분리하도록 의도되었으며, 그러한 분리는, 나사 연결부를 조일 때의 링 밀봉부의 소성 변형으로 인해서, 도움이 없이는 이루어지기 어려울 수 있는데, 이는 소성 변형의 결과로서, 링 밀봉부가 함몰부(7, 8)의 측방향 표면 상에서 마찰 결합된 방식으로 유지되기 때문이다.

원주방향 함몰부 또는 칼라(51)가 압력 플랜지(5) 상에 제공되고(관점에 의존한다), 제거 공구(100)가 그 결합 부분(101)을 통해서 상기 함몰부 또는 칼라 상으로 피팅될 수 있다. 나사 연결부를 분리하기 위해서, 이제 너트(10)가 풀리고, 그에 따라 너트가 제거 공구(100)에 대해서 지탱될 때까지 칼라(51)의 방향으로(도면에서 우측으로) 이동하며; 여기서부터 시작하여, 너트(10)가 더 개방되고, 그에 의해서 축방향 힘이 제거 공구(100) 상으로 가해지고, 제거 공구는 다시 이와 같은 축방향 힘을 너트(10)를 향해서 지향되는 칼라(51)의 측면(51')을 통해서 압력 플랜지(5)로 전달한다. 너트(10)의 추가적인 이동으로, 압력 플랜지(5)가 이제 동반되고, 그에 의해서 압력 플랜지(5)의 수용 영역이 링 밀봉부(9)로부터 분리된다. 이러한 것이 필수적일 수 있는데, 이는 링 밀봉부(9)가, 나사체결 중의 그 소성 변형에 후속하여, 수용 부분 내에 고정적으로 안착되기 때문이다. 그에 따라, 제거 공구(100)와 함께, 본 발명에 따른 장치가 그 자체의 풀러를 형성하고, 이는 심지어 접근할 수 없는 제한된 설치 상황에서도, 장치의 분해를 가능하게 한다.

제거 공구(100)가, 상이한 내경들을 가지는 4개의 U-형상의 결합 부분(101)을 구비한다. 이러한 디자인의 결과로서, 상이한 외경들을 갖는 플랜지에 대해서 공구(100)가 이용될 수 있고; 결합 부분(101)의 반경이 본원에서 설명된 나사 연결 시스템의 압력 플랜지의 외경에 상응하도록 결합 부분(101)의 직경이 바람직하게 선택된다. 결합 부분(101)의 서로에 대한 공간-절약적 배열체로 인해, 제거 공구는 심지어 제한된 공간에서도 이용될 수 있다.

1 파이프라인
2 파이프라인
1' 파이프 소켓 부분
2' 파이프 소켓 부분
3 나사 플랜지
4 외부 나사산
5 압력 플랜지
51 홈/칼라
6 압력 표면
7 함몰부
8 함몰부
9 링 밀봉부
91 가지부
92 중앙에 배열된 링
10 너트
11 내부 나사산
12 내측 링
13 와셔
14 정지부
15 회전 록
16 클로
17 원뿔 영역
100 제거 공구
101 결합 부분

Claims

상이한 내경들을 가지는 2개의 파이프라인(1, 2)을 동축적으로 연결하기 위한 장치로서,
- 하나의 파이프라인(1)을 위한 나사 플랜지(3)를 가지고, 상기 나사 플랜지는 외부 나사산(4)을 가지며, 그리고
- 다른 파이프라인(2)을 위한 압력 플랜지(5)를 가지고, 상기 압력 플랜지는 너트(10)를 위한 압력 표면(6)을 가지며, 그리고
- 링 밀봉부(9)를 가지며, 상기 링 밀봉부는 한편으로 나사 플랜지(3)의 그리고 다른 한편으로 압력 플랜지(5)의 대향하는 단부 면들 사이에 형성된 함몰부(7, 8) 내에서 배열되고, 그리고
- 너트(10)를 가지며, 상기 너트는 내부 나사산(11)을 가지고 압력 플랜지(5) 상으로 푸싱되고 상기 나사 플랜지(3) 상으로 나사체결될 수 있는 장치에 있어서,
- 상기 링 밀봉부(9)의 내경은 상기 파이프라인(1, 2)의 내경보다 크거나 적어도 같은 크기이고, 상기 파이프라인들(1, 2)의 내경들 사이의 차이가 각각의 경우에 상기 압력 플랜지(5) 및 상기 나사 플랜지(3)의 원뿔 영역(17)에 의해서 보상되며, 그리고,
- 상기 링 밀봉부(9)가 그 전체 외측 원주 주위로 그리고 그 상부 및 하부 편평형 측부에 평행하게 연장되는 가지부(91)를 가지며, 상기 가지부는 반경방향 외향으로 지향되고 V-프로파일 형태로 확장되고,
상기 너트(10)에 대한 상기 압력 플랜지(5)의 압력 표면(6)이, 상기 너트(10)가 나사체결되는 축방향에서 볼 때, 둔각을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 압력 플랜지(5) 또는 상기 나사 플랜지(3)가, 상기 파이프라인들(1, 2)중 적어도 하나에 연결되도록 디자인된 파이프 소켓 부분(1', 2')을 구비하며,
- 상기 파이프 소켓 부분(들)(1', 2')이, 상기 파이프 소켓 부분으로 연결하고자 하는 파이프(1, 2)와 동일한 횡단면을 가지고,
- 상기 원뿔 영역(17)이 상기 링 밀봉부(9)를 수용하도록 디자인된 함몰부(7, 8)와 상기 파이프 소켓 부분(1', 2')을 향해서 지향되는 압력 플랜지(5) 및 나사 플랜지(3)의 단부 사이에서 연장되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,
- 상기 링 밀봉부(9)의 내경이 상기 플랜지들, 즉 상기 압력 플랜지(5) 또는 나사 플랜지(3) 중 하나의 내경과 동일한 크기이며,
-　상기 압력 플랜지(5)의 또는 상기 나사 플랜지(3)의 파이프 소켓 부분(1', 2')의 내측 횡단면과 상기 링 밀봉부(9)를 수용하기 위한 함몰부(7, 8) 사이의 90°모서리가 둥글게 처리된 에지를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,
- 상기 링 밀봉부(9) 및 상기 플랜지(3, 5)가 동일한 물질로 구성되고, 그리고
- 상기 V-프로파일의 가지부(91)의 밀봉 단부가, 2개의 플랜지(3, 5)를 함께 압착하기 전 및 후 모두에서 원형 횡단면을 가지며, 그리고
- 함께 압착하는 것 이후의 상기 밀봉 시스템의 밀봉 위치에서, 상기 링 밀봉부(9)의 가지부(91)의 밀봉 단부가, 제1 원 라인을 형성하는 접촉 지점을 통해서 제1 밀봉 표면에 대해서 그리고 제2 원 라인을 형성하는 접촉 지점을 통해서 제2 밀봉 표면에 대해서 양자 모두가 밀봉식으로 지탱되며,
- 이와 같은 경우에, 상기 2개의 원 라인들이 서로로부터 분리되고,
- 상기 함몰부(7, 8)의 각각이, 파이프 축에 수직으로, 상기 함몰부(7, 8)의 베이스에 의해서 형성된 제1 밀봉 표면, 그리고, 상기 플랜지 평면에 수직으로, 상기 함몰부(7, 8)의 내측 벽에 의해서 형성된 제2 밀봉 표면을 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
제4항에 있어서,
상기 V-프로파일의 각도가 70°내지 100°인 것을 특징으로 하는 장치.
제4항에 있어서,
상기 2개의 가지부들 사이의 링 밀봉부(9)가 중앙에 배열된 링(92)을 부가적으로 구비하고,
상기 링 밀봉부(9) 및 상기 플랜지(3, 5)가 강(steel)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,
회전 록(15)이 상기 나사 플랜지(3)와 상기 압력 플랜지(5) 사이에 제공되고,
상기 회전 록(15)이 클로(16)에 의해서 형성되고, 상기 클로는 상기 파이프 소켓 부분(1', 2')의 축방향으로 돌출하고, 상기 나사 플랜지(3)의 경우 및 상기 압력 플랜지(5)의 경우 양자 모두에서 원주 주위로 균일하게 연장하고, 그리고 함께 결합된 상태에서 상응하게 서로 결합되며, 상기 나사 플랜지(3)의 클로(16) 및 상기 압력 플랜지(5)의 클로(16)가 회전 위치에서 서로에 대해서 편평하게 지탱되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 너트(10)에 대한 상기 압력 플랜지(5)의 압력 표면(6)이, 상기 너트(10)가 나사체결되는 축방향에서 볼 때, 볼록한 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,
링 밀봉부와 함몰부(7, 8) 사이의 억지 끼워 맞춤이 제공되도록, 상기 링 밀봉부(9)의 외경에 대한 상기 압력 플랜지(5)의 및 상기 나사 플랜지(3)의 함몰부(7, 8) 중 적어도 하나의 직경이 선택되고, 압착거리가 0.005 mm 내지 0.01 mm인 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 압력 플랜지(5)가 상기 압력 표면(6)으로부터 미리 결정된 거리에서 원주방향 홈 또는 칼라(51)를 구비하고, 상기 홈 또는 칼라가 0.2 mm 내지 4.0 mm 범위의 반경방향 연장범위를 가지며,
상기 너트(10)를 향해서 지향되는 홈의 또는 칼라(51)의 측면(51')이 1.0 내지 3.0 mm만큼 상기 압력 플랜지(5)의 압력 표면(6)으로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,
상이한 파이프 내경들을 위해서, 상이한 내경들을 가지는 복수의 링 밀봉부(9) 및 그에 적응된 나사 플랜지(3) 및 압력 플랜지(5)를 가지는 모듈형 나사 연결 시스템이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
상이한 내경들을 가지는 2개의 파이프라인(1, 2)을 동축적으로 연결하기 위한 장치를 분리하기 위한 배열체로서,
- 제10항 또는 제11항의 특징을 포함하는 장치를 가지고, 그리고
- 편평한 배열체 부분(101)을 구비하는 제거 공구(100)를 가지며, 상기 제거 공구의 두께가 상기 홈의 폭 또는 상기 너트(10)를 향해서 지향된 상기 칼라(51)의 측면과 상기 압력 플랜지(5)의 압력 표면(6) 사이의 거리보다 작은 것인, 배열체.
제12항에 있어서,
상기 제거 공구(100)의 결합 부분(101)이 U-형상의 개구부를 가지고, 상기 U-형상의 개구부가 상기 너트(10)와 상기 칼라(51) 사이에 위치된 상기 압력 플랜지(5)의 부분 상으로 또는 상기 홈 상으로 정합 방식으로 피팅될 수 있는 것을 특징으로 하는 배열체.
제4항에 있어서,
상기 V-프로파일의 각도가 40°내지 70°인 것을 특징으로 하는 장치.