KR100692965B1 - 익스팬션 죠인트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체를 이송하는 각종 이송관에 연결설치되어 이송관의 과중한 응력을 흡수하는 익스팬션죠인트에 관한 것으로, 전후 이송관(2)(4) 사이에 연결되는 벨로우즈(Bellows)(6)와 어느 한 이송관에 용접이음되어 내측에 단열재(10)(12)가 충진되고 다른 한 파이프와의 사이에 갖는 입구에는 폐쇄용 로프(14)를 삽입하여 폐쇄하되 상기 폐쇄용 로프 외측에는 일단이 용접고정되는 적어도 두개의 스틸와이어(16)를 갖도록 하고, 더 나아가 슬리브 내측에는 한 개이상의 슬리브(8')(8")를 더 갖도록 하여 이를 역시 단열재(12')(12")의 충전과 폐쇄용 로프(14')(14")의 삽입후 그 입구를 스틸와이어(16')(16")가 차단토록 하여 유체의 이송시 발생되는 강한 흡입력에도 폐쇄용 로프와 단열재의 유출을 최대한 억제시켜서 사용수명이 연장되도록 한 것이다.

Description

익스팬션 죠인트{EXPANSION JOINTS}

도 1 : 본 발명의 횡단면 구성도

도 2 : 본 발명의 종단면 구성도

도 3 : 본 발명 다른 실시예의 횡단면 구성도

도 4 : 본 발명 다른 실시예의 종단면 구성도

도 5 : 종래 발명의 횡단면 구성도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(2)(4)--이송관 (6)--벨로우즈(Bellows)

(8)--슬리브(Sleeve) (10)(12)--단열재

(14)--폐쇄용 로프 (16)--스틸와이어

(18)(20)--단관

본 발명은 주로 이송관을 통한 유채의 이송시 온도변화에 의한 이송관의 과중한 응력을 흡수하는 익스팬션 죠인트(Expansion Joints)에 관한 것이다.

가스나 원유, 물 그리고 스팀 등을 이송하는 각종 이송관들은 외부온도나 유 체의 온도변화에 의한 배관의 팽창과 수축 그리고 기기의 진동과 풍압 및 지진 등에 의해 이송관에 가해지는 과도한 응력을 흡수하여 배관시스템 유지하는데 익스팬션죠인트가 널리 이용되고 있다.

이러한 익스팬션 죠인트로서 요구되는 조건은 벨로우즈(Bellows)가 흡수해야하는 변위량이나 변위가 작용할 경우 발생하는 신축반력의 제한에 의해 산의 갯수가 결정되어야하고 또 벨로우즈는 이송관의 사용압력과 설계압력에 견딜 수 있도록 충분한 강성을 유지함과 동시에 이송관의 변위를 흡수할 수 있는 유연성이 요구되며 더 나아가 고온하에서 열 영향에 의한 약한 벨로우즈의 수명단축 방지를 위한 단열성이 요구된다.

도 5는 이제껏 일반적으로 이용되어오고 있는 익스팬션 죠인트의 단면구성도로서, 전후 이송관(50)(52) 사이에 유연성을 얻기 위하여 얇은 두께의 스틸로 제작되는 벨로우즈(54)를 연결하고 그 내측에 이송관 내경보다 작은 직경의 슬리브(Sleeve)(56)를 삽입하여 그 일단은 전방 파이프에 용접이음하고 그 타단과 후방 이송관 사이에는 적정 간격을 유지하도록 하여 그 입구를 통하여 내부에 단열재(58)를 충진하고 입구는 폐쇄용 로프(60)를 빙 둘러서 긴밀히 삽입하여 벨로우즈의 신축작용이 용이하도록 하면서 충진된 단열재의 유출이 방지되도록 구성되어 있다.

따라서 이론상으로는 익스팬션 죠인트로서 요구되는 모든 조건들을 만족시켜줄 수 있는 것이라 하겠으나 실 적용시 고압하에서 유체의 이송시 발생되는 강한 흡입력이나 벨로우즈의 신축작용에 의한 움직임발생 등으로 인하여 입구측에 삽입된 로프는 물론 내부에 충진된 단열재는 점차 손실되어 이송관의 수명을 다하기 훨 씬 전 완전한 손실을 가져오게 되므로 결국 유연성을 위하여 두께가 얇은 철판으로 형성되는 벨로우즈는 직접적으로 가해지는 고열에 의해 큰 폭의 신축작용을 반복하는 과정에서 크랙이 발생되어 누유로 유체의 손실을 가져오게 됨은 물론 주위환경을 오염시키게 된다.

특히 벨로우즈의 크랙발생시에는 교체가 전혀 불가능하여 보수를 요하게 되는데 보수시에는 단열재의 재충전은 전혀 기대할 수가 없을 뿐 아니라 밴드 등을 이용하여 크랙발생 부위를 차단해주는 것으로 만족하게 되는데 이때 돌출부는 그나마 수리가 쉽게 이루어지게 되나 요입부는 수리에 많은 어려움이 따르게 되고 또 그에 따른 수리 비용부담과 작업의 어려움에도 불구하고 이는 임시방편에 불과하여 계속되는 고열에 의한 벨로우즈의 신축작용으로 타부위에도 크랙이 발생되므로 유지보수 비용부담이 매우 클 수밖에 없으며 수리에도 한계가 있어 급속한 수명 단축을 가져와 배관시스템의 전면 교체기간을 앞당기게 되므로 그에 따른 금전적 손실도 더해지게 되는 등의 많은 문제점들이 있는 것이다.

본 발명은 상술한 종래 기술이 갖는 문제점들을 해결하기 위하여 배관의 수명이 다할 때까지 단열성을 유지해줄 수가 있어 고열에 의한 벨로우즈의 파손방지로 유체의 손실과 주위환경을 오염시킬 우려가 없으며 특히 파손으로 인한 유지보수 비용을 줄일 수가 있고 배관의 수명보장으로 결과적으로 배관의 전면교체비용까지도 줄일 수가 있는 익스팬션 죠인트를 제공하고자 한다.

상기한 본 발명의 목적은 벨로우즈와 슬리브 사이에 충전된 단열재와 그 입구에 삽입된 폐쇄용 로프가 그 외측에 형성되는 다수의 스틸와이어에 의해 지체배출되게 하고, 슬리브 내측에는 입구방향을 달리하는 다른 수개의 슬리브를 형성하여 이역시 그사이에 충진된 단열재와 입구에 끼워진 폐쇄용 로프가 스틸와이어에 의해 지체배출되게 한 익스팬션 죠인트에 의해 달성된다.

도 1 및 도 2는 본발명의 단면구성도로서, 본 발명은 전후 이송관(2)(4) 사이에 벨로우즈(Bellows)(6)가 용접이음되고, 상기 벨로우즈 내측에는 이송관의 내경보다 작은 직경의 원통형 슬리브(Sleeve)(8)가 삽입되어 그 일단은 전방 이송관(2)에 용접이음되고 벨로우즈(6)와 슬리브(8) 사이에 갖는 공간부내에는 유리섬유로 이루어진 단열재(10)(12)가 충진되고, 단열재의 충진후 후방 이송관(4)과 슬리브(8)의 타단 사이에 갖는 입구에는 폐쇄용 로프(14)가 긴밀히 삽입되며, 상기 폐쇄용 로프(14) 외측에는 그 일단이 슬리브(8)에 용접고정되고 타단은 탄성을 갖고 후방 이송관(4)과 밀접하는 두 개 이상의 스틸와이어(16)가 형성된다.

상기에 있어 벨로우즈(6)와 슬리브(8) 사이의 공간부에 충진되는 단열재는 전체적으로 충진시기를 같이 할 수도 있으나 벨로우즈의 돌출부 내측에 갖는 깊숙한 공간부와 그외의 얕은 공간부를 구분하여 충진해 주는 것이 바람직하며, 이러한 경우 유출시간을 다소나마 지연시켜주는 역할을 하게 된다.

또한 스틸와이어는 슬리브가 아닌 이송관에 용접고정되게하여 타단이 슬리브와 탄성을 갖고 접촉되게 하더라도 무방하고 또 그 갯수를 한정하지않고 두개이상으로서 그 입구를 차단토록 한 것이면 만족하나 갯수가 많을수록 유리하고, 더나아가 이송관과 슬리브 사이에 갖는 간격보다 길게 형성하여 각기 주어진 방향으로 휘어져 탄성이 주어지도록 하는 것이 바람직하다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예로서, 벨로우즈(6') 내측에 슬리브(8')를 여러겹으로 형성해줄 수도 있음을 보여주고 있다.

이때 각 슬리브(8')(8")는 이송관(2')(4')측에 용접고정되게 하면서 그 입구는 서로간에 방향을 달리하도록 하고 또 외측 슬리브와의 사이에 갖도록 하여 내측 슬리브(8")를 제외한 슬리브(8')의 입구는 공간부내에 위치하도록 하며, 유로를 갖는 내측 슬리브(8")의 입구는 유체의 흐름 반대방향에 갖도록 하는 것이 바람직하다.

이 역시 각기 외측 슬리브와의 사이에 갖는 공간부에는 단열재(12')(12")가 충진되고 그 입구에는 폐쇄용 로프(14')(14")를 삽입한 다음 폐쇄용 로프 외측에 스틸와이어(16')(16")를 용접형성하여 폐쇄용 로프(14')(14")와 단열재(12')(12")의 유출이 지체되도록 구성된다.

다만 슬리브(8')(8")가 다단으로 형성되는 경우 상기 슬리브를 파이프에 용접고정하게 되면 이용되는 슬리브의 갯수가 증가할수록 그 내측 슬리브가 갖게 되는 유로는 이송관(2')(4')이 갖는 유로보다 훨씬 작아지게 되어 유체의 흐름을 크게 방해하게 되므로 이러한 경우 전후 이송관(2')(4') 단부에 이송관 직경보다 큰 직경의 연결용 단관(18)(20)을 연결형성하여 상기 단관(18)(20)을 통하여 연결해주는 것이 바람직하다.

본 발명은 파이프 라인을 통한 유체의 이송시 이송관(4)과 슬리브(8) 사이의 입구측에 갖는 수개의 스틸와이어(16)는 그 일단이 슬리브(8)에 용접고정되고 타단은 탄성을 갖고 이송관(4)과 접촉하게 되므로 벨로우즈(6)의 신축작용을 방해하지 않으면서 고압하여서 이루어지는 유체의 이송시 유체의 흐름에 의해 그 입구를 차단하고 있는 폐쇄용 로프(14)에 큰 흡입력이 작용하게 되더라도 상기 폐쇄용 로프(14) 외측에 갖는 수개의 스틸와이어(16)가 폐쇄용 로프(14)의 급속한 이탈을 방지해주게 되므로 폐쇄용 로프(14)와 단열재(10)(12)의 손실시간을 연장하여 단열재의 수명을 늘려줄 수가 있게 된다.

그리고 본 발명은 슬리브(8')(8")를 다단으로 형성하면서 슬리브 사이사이에도 단열재(12')(12")를 충진하고 입구에 폐쇄용 로프(14')(14")를 삽입하여 이들 역시 스틸와이어(16')(16")에 의해 차단되게 하면 유체의 흐름에 의해 벨로우즈와 슬리브 사이에 갖는 단열재가 완전 유출되기까지에는 그만큼 더 많은 기간을 필요로 하게 되므로 파이프의 수명보다 더욱 긴 수명을 갖게 되는 것이다.

이와 같이 본 발명은 유체의 이송시 작용하는 강한 흡입력에도 불구하고 폐쇄용 로프 외측에 갖는 다수의 스틸와이어(16)가 폐쇄용 로프(14)를 지지하여 폐쇄용 로프(14)와 단열재(10)(12)의 손실을 최대한 억제시켜 주게 되므로 단열재의 수명이 연장되는 만큼 벨로우즈(6)의 수명연장을 가져와 벨로우즈의 크랙발생으로 인한 유체의 손실과 누유로 인한 환경오염을 방지해줄 수가 있고 또 유지보수비용을 절감할 수가 있게 됨은 물론 파이프라인의 수명보장으로 교체비용을 줄일 수가 있게 되는 등의 효과가 있는 것이다.

Claims (4)

1. 전후 이송관 사이에 연결되는 벨로우즈와 상기 벨로우즈 내측에 연결되는 슬리브 사이의 공간부에 단열재가 충진되고 그 공간부의 입구에는 폐쇄용 로프가 끼워져 폐쇄되도록 구성되는 익스팬션 죠인트에 있어서, 상기 폐쇄용 로프 외측에 일단은 슬리브에 고정되고 타단은 이송관에 탄성을 갖고 접촉하는 적어도 두개 이상의 스틸와이어를 갖도록 구성함을 특징으로 하는 익스팬션 죠인트.
2. 제1항에 있어서, 상기 단열재(10)(12)는 벨로우즈(6)와 슬리브(8) 사이에 갖는 공간부 중 벨로우즈(6)의 돌출부 내측에 갖는 깊숙한 공간부와 그 나머지 공간부를 구획하여 충진되게 함을 특징으로 하는 익스팬션 죠인트.
3. 제1항에 있어서, 상기 벨로우즈(6')와 슬리브(8')는 이송관(2')(4')의 직경보다 큰 연결용 단관(18)(20)을 통하여 연결되게 하고, 슬리브(8') 내측에는 외측 슬리브와 공간부를 사이에 두고 적어도 하나 이상의 슬리브(8')(8")를 더 갖도록 하여 그 공간부 내에 단열재(12')(12")를 충진하고, 상기 공간부의 입구에는 폐쇄용 로프(14')(14")를 끼워서 차단하며, 상기 폐쇄용 로프 외측에는 적어도 두개이상의 스틸와이어(16')(16")를 갖도록 구성함을 특징으로 하는 익스팬션 죠인트.
4. 제3항에 있어서, 상기 내측 슬리브(8")의 공간부가 갖는 입구는 유체의 흐름 반대방향을 향하도록 구성함을 특징으로 하는 익스팬션 죠인트.

Images