Conical spring washer 를 사용하는 이유

와셔의 개요

볼트와 너트는 가장 대표적인 체결요소이지만 느슨하게 풀려있는 상태를 종종 경험하게 됩니다. 이러한 볼트의 풀림을 방지하기 위해 와셔와 같은 별도의 요소를 필요로 합니다. 와셔는 가장 대표적인 볼트 풀림방지 요소로써 일반적으로 볼트의 헤드보다 표면적을 넓게 제작합니다. 이러한 이유는 체결요소의 면 대 면 마찰력을 증가 시켜 표면적에 작용하는 체결력을 보다 상승시키는 데 그 목적이 있습니다. 대표적인 Flat 형 와셔부터 특수 목적의 톱니 잠금 와셔까지 그 종류는 다양하나 사용 목적에 따라 조금씩 차이가 있습니다.

Conical Spring Washer 

Conical spring washer 는 Bellevilled washer 라고도 호칭하며 우리말로는 접시 모양 와셔로 더욱더 잘 알려져 있습니다. 형상은 위의 그림처럼 중앙에 구멍이 나 있으며 외곽선을 따라 아래로 사선 모양의 형태를 보이고 있습니다. 이러한 구조는 너트를 보조하여 체결 시 압축되면서 하중 전달 능력을 극대화하는 기능을 수행합니다.

일반적인 형태의 나선형 스프링 와셔는 코일을 감을 때 발생하는 피치 높이 만큼의 장력 전달 능력을 갖고 있는 반면 접시 모양 스프링 와셔는 체결력이 발생하는 구간 전체에 장력을 전달하고 작은 변위에 높은 하중을 전달하는 구조로 되어 있어 텐션과 체결력을 동시에 유지하는데 적합한 형태를 띠고 있습니다.

Conical spring washer - 출처 bellevillediscspring

Conical spring washer 를 사용하는 이유

높은 온도의 유체를 다루는 배관과 배관의 연결 시에 일반적인 평와셔나 스프링 와셔보다 conical spring washer 를 사용하는 이유는 온도변화에 의한 체결 부의 길이 방향 이완 팽창에 의해 볼트의 풀림을 방지하는데 가장 효과적이라는 데 있습니다. 다시 말해 눈으로는 볼수 없는 체결 요소(볼트)의 반복적인 수축 이완은 결과적으로 체결력 손실을 가져와 연결부의 Leak 를 발생하는 원인이 될 수 있으며 플랜지 연결부와 같은 높은 체결력을 요하는 구간에서 Conical spring washer 는 디스크 스프링 부분이 힘 전달을 동심으로 작용하여 처짐과 수축에 능동적으로 작동하며 높은 피로도와 낮은 변형률을 갖고 있어 열에 의한 수축, 이완이 발생하는 구간의 체결요소의 와셔로 가장 적합하다 할 수 있습니다.

내용정리

와셔는 표면마찰력을 이용하여 체결력을 상승시키는 요소로 많은 종류들이 있으나 그중 Conical spring washer 는 디스크 스프링 부가 동심으로 작용하여 체결력을 유지하고 변형률이 낮아 높은 온도로 작동하는 배관 플랜지 부의 수축 이완에 의한 체결력 손상을 방지하고 Leak 를 예방하는데 가장 효과적인 체결 요소입니다.

Inside Insights 였습니다.