KR101049055B1

KR101049055B1 - 내압형 볼/슬립 복합 이음관

Info

Publication number: KR101049055B1
Application number: KR1020100047007A
Authority: KR
Inventors: 김현성
Original assignee: 조인트유창써멀시스템 주식회사
Priority date: 2010-05-19
Filing date: 2010-05-19
Publication date: 2011-07-15

Abstract

본 발명은 지반 침하가 심한 지역이나 지진이 빈번하게 발생하는 지역에 설치되어 지반 침하시 배관상태가 신축 조정되도록 슬라이딩 선형 이동기능 뿐만 아니라 구형관에 의한 회동 기능을 함께 부여한 내압형 볼/슬립 복합 이음관에 관한 것으로, 슬라이딩용 외주면(11), 관 연결용 플랜지(12), 돌출턱부(13), 스토퍼 장착공(14), 체결공(121)을 형성하는 슬라이딩관(1)과, 상기 슬라이딩 관체(1)의 슬라이딩용 외주면(11)에 슬라이딩 가능하게 결합되며, 링 형태의 제1패킹홈(221)(222)이형성되며, 링 형태의 제2패킹홈(223)이 형성되며,일부 구간의 외주면이 구체(21)를 이루는 구형관(2)와, 관 형태를 이루되 일측은 상기 슬라이딩관체와 같은 직경을 이루고, 타측은 이 관체의 직경보다 크되 상기 구형관의 외경을 덮는 크기의 원통형단면을 이루고, 연결용 플랜지(312),용접단부(313)를 이루되 대구경부(31)와, 슬립하우징(32)으로 이루어지고,볼패킹(33)을 구비한 대구경관(3) 및 패킹소켓(4)으로 이루어진 내압형 볼/슬립 복합 이음관을 제공한다.

Description

내압형 볼/슬립 복합 이음관{EXPANSION JOINT FOR HAVING BALL AND SLIP FUNCTION}

본 발명은 내압형 볼/슬립 복합 이음관에 관한 것으로, 지반 침하가 심한 지역이나 지진이 빈번하게 발생하는 지역에 설치되어 지반 침하시 배관상태가 신축 조정되도록 슬라이딩 선형 이동기능 뿐만 아니라 구형관에 의한 회동 기능을 함께 부여한 내압형 볼/슬립 복합 이음관에 관한 것이다.

일반적으로 배관을 설계함에 있어 설계자가 직면하는 문제로는 외기와 수송유체의 온도변화에 따른 팽창과 수축의 문제, 기관등에 의한 진동의 문제, 풍압 및 지진 등에 의한 이동 및 파손 등의 문제로부터 배관 즉, 파이프 라인에 가해지는 과중한 응력을 흡수하여 기기를 보호하고 사고발생을 방지하는 목적으로 응력이 집중되는 배관 부분에 신축 및 진동에 대응하는 신축관 이음장치를 설치하게 된다.

이러한 종래의 신축관 이음장치는 크게 두 가지 형태로 벨로우즈형 신축관 이음장치(또는 '플랙시블 조인트장치'라고도 함)와 주입형 슬립 조인트장치로 나눌 수 있으며, 전자의 벨로우즈형 신축관 이음장치는 배관 사이에 주름관 형태의 벨로우즈 또는 플랙시블 관을 연결하고, 이들 벨로우즈 또는 플랙시블 관을 외부로 부터 보호하기 의한 슬리브를 결합한 것이다.

아울러, 후자의 주입형 슬립 조인트장치는 배관 사이에 각각 연결되는 내, 외측관이 마련되고, 상기 내, 외측 관체가 중첩되는 부분 양단에 밀폐링을 구비하고, 상기 밀폐링 사이에 일정량의 팩킹물질이 주입된 상태를 유지시켜 밀폐하게 되는 것이다.

특히, 상기 주입된 팩킹물질은 내, 외측관의 상호 슬라이딩에 의한 누수나, 외부 환경요인에 의해 소멸되므로 이를 보상하기 위해 외부에서 팩킹물질을 주입하기 위한 주입노즐이 마련되고 일정 시간이 경과되면 상기 팩킹물질을 충전하는 일련의 작업이 수행된다.

한편, 구형관과 슬립관이 복합적으로 구현된 볼/슬립 복합 조인트가 본 발명자에 의하여 알려져 있다. 즉, 등록제 20-0165085호의 조인트장치는,

내부에 공간부를 갖는 외관과, 상기 외관내에서 선회가능케 고정되는 볼부를 구비한 구형관 및 상기 구형관내에 삽입되어 슬라이딩되는 슬립관을 포함하는 슬립/볼복합조인트장치로서, 상기 외관내에 상기 볼부의 외주면을 규제하여 선회력을 부여하는 동시에 팩킹공간을 형성하는 전후의 압축기밀부재들 및 규제링들을 더 구비하고 있는 것이며,상기 볼부는 소정외주면으로부터 관통하여 상기 내부에 관입된 슬립관의 사이에 내측팩킹공간을 형성하며, 그 양측에 규제링들이 개재되어 있다.

이것은 패킹실린더를 통하여 일시에 패킹물질을 충전가능하게 하되 외부 대구경관과 구형관의 사이 및 구형관과 슬립관의 사이에 각각 패킹물질이 동시에 주입가능하게 하는 것이다.

그러나, 지적한 바와 같이 상기 주입된 팩킹물질은 일정시간이 경과되면 소멸되므로 이를 보상하기 위해 외부에서 팩킹물질을 주입 충전하는 일련의 작업이 수행되는 단점이 있다.

또한, 벨로우즈형 신축관 이음장치는 구조가 간단하고 저가라는 이점으로, 일반적인 배관에 주로 사용되나, 상기 벨로우즈는 주름관 형태로 길이에 비해 신축길이가 짧다는 신축성 한계로 적용 범위에 한계성을 가지고 특히, 벨로우즈 관에 회전모멘트가 작용할 경우 응력 집중으로 파손되는 단점이 있었다.

아울러, 장시간 사용시 외기 또는 유체의 온도변화에 의한 부식과 잦은 가변력을 받을 경우 용이한 파손으로 자주 교체해 줘야하는 유지보수 비용이 상승되는 단점도 있었다.

본 발명의 목적은 볼조인트와 슬립조인트의 장점을 결합시켜 관축방향의 직진운동 뿐만아니라 사방의 어느 각도로도 회동이 가능하여 모든 방향의 진동 및 충격을 완화시킴으로써 접속된 배관들을 모든 위해운동으로부터 안전성을 확보하고 동시에 시공 조립구조가 간단해진 볼/슬립 복합 조인트를 제공함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명 볼/슬립 복합 조인트는 관 형태로서, 일측에 슬라이딩용 외주면이 형성되며, 타측에 관 연결용 플랜지를 형성하며, 상기 슬라이딩용 외주면에 대략 중간부에 돌출턱부를 형성하며, 상기 슬라이딩용 외주면의 단부에 스토퍼 장착공이 형성되며, 상기 플랜지부에는 체결공을 형성되는 슬라이딩 관체; 상기 스토퍼 장착공에 장착되는 스토퍼; 상기 슬라이딩 관체의 슬라이딩용 외주면에 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이딩용 내주면이 형성되며, 상기 슬라이딩용 내주면에 링 형태의 제1패킹홈(low friction inserts slit)이 전,후에 각각 형성되며, 상기 제1패킹홈 사이에 링 형태의 제2패킹홈(slip packing slit)이 형성되며, 상기 슬라이딩용 내주면은 원통주면을 이루며, 이 원통주면의 일부 구간의 외주면이 구 형태를 이루는 구형외주면의 구형관; 상기 제1패킹홈에 장착되는 제1,제2수밀패킹부재; 상기 제2패킹홈에 장착되는 제3수밀패킹부재; 일측은 상기 슬라이딩관체와 같은 직경을 이루되, 연결용 플랜지를 형성하고, 상기 플랜지를 형성한 소구경부에서 경사진 곡면(reducer)을 형성하여 연결되는 대구경부와, 이 대구경부의 타측은 용접단부를 이루되 수직면부를 이루어 다수의 체결공을 형성하고, 내저부는 접촉주면을 이루되 소정위치에 패킹홈을 형성하여 상기 구형관의 외주면 일부를 밀착,접촉하여 에워싸듯이 슬라이딩 가능하게 커버하는 슬립하우징으로 이루어진 대구경관; 상기 패킹홈에 장착되는 볼패킹; 상기 슬립하우징의 수직면 체결공에 대응하여 체결공을 형성하고, 내저부에는 상기 구형관의 나머지 외주면 일부를 덮어 에워싸듯이 슬라이딩 커버하고, 내주면에는 패킹홈을 형성하는 패킹소켓; 상기 패킹홈에 삽입 장착되는 슬립 패킹을 포함하여 이루어지는 내압형 볼/슬립 복합 이음관에 의하여 달성된다.

이와 같은 내압형 볼/슬립 복합 이음관의 구형관에는 내압형성공을 더 형성함이 바람직하다. 이것은 내압형성공을 통하여 전방 유체가 일부 유입되도록 하여 유체가 제2슬립 패킹홈에 채워침과 동시에 내압을 형성하여 충전된 패킹을 가압하거나 패킹없이 공간에 가압유체로서 배압을 형성하여 수밀되도록 하는 것에 의하여 내압형의 볼/슬립 복합 이음관을 제공하기도 한다.

본 발명 내압형 볼/슬립 복합 이음관은 지진이 자주 발생하는 지역이나 지반 침하가 심한 지역에 설치되어도 슬라이딩과 회동의 복합 작용에 의하여 내진 및 신축 기능을 가지게 되어 안정적인 배관 연결 상태를 유지할 수 있으며, 특히, 종래 복합 이음관들이 단지 주입식 패킹물질 혹은 기계적인 마찰재료에 의존함에 따라 유지관리시 근본적인 해결이 어려워 반복적으로 고장이 발생되던 문제점을 해결하게 된다.

본 발명은 시공 현장에서 침하작용에 적절하게 대응하지 못하는 이음관을 간단히 해체하여 재시공이 간편하게 이루어지는 잇점이 있고, 특히, 구형관의 외주면에 내압형성공을 형성하여 내압에 의하여 충전된 수밀패킹을 가압므로서 종래 단지 충전돤 패킹재료만의 수밀구조를 개선하게 되는 특징이 있다.

도 1은 종래 알려진 내압형 볼/슬립 복합 이음관의 예를 나타내는 단면도이고,
도 2는 본 발명 내압형 볼/슬립 복합 이음관의 사시도이고,
도 3은 본 발명 내압형 볼/슬립 복합 이음관의 분해사시도이고,
도 4는 본 발명 내압형 볼/슬립 복합 이음관의 요부 발췌 사시도이고,
도 5는 본 발명 내압형 볼/슬립 복합 이음관의 단면도이고,
도 6a 내지도 6c는 본 발명 다른 실시예의 내압형 볼/슬립 복합 이음관의 단면도 및 분해도이다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

첨부 도면중 도 2는 본 발명 내압형 볼/슬립 복합 이음관의 사시도이고,도 3은 본 발명 내압형 볼/슬립 복합 이음관의 분해사시도이고,도 4는 본 발명 내압형 볼/슬립 복합 이음관의 요부 발췌 사시도이고,도 5는 본 발명 내압형 볼/슬립 복합 이음관의 단면도이다.

본 발명 내압형 볼/슬립 복합 이음관은 크게 슬라이딩 관체(1)와, 구형관(2)과, 대구경관(3)과, 패킹소켓(4)으로 이루어진다.

먼저, 슬라이딩 관체(1)는 관 형태로서, 일측에 슬라이딩용 외주면(11)이 형성되며, 타측에 관 연결용 플랜지(12)를 형성하며, 상기 슬라이딩용 외주면에 대략 중간부에 돌출턱부(13)를 형성하며, 상기 슬라이딩용 외주면(11)의 단부에 스토퍼 장착공(14)이 형성되며, 상기 플랜지부(12)에는 체결공(121)을 형성하여서 된다, 상기 스토퍼 장착공(14)에는 스토퍼(141)를 장착하고, 상기 체결공(121)에는 체결볼트(122),너트(123)로서 타 배관(가)의 플랜지를 체결하게 된다.

구형관(2)은,

상기 슬라이딩 관체(1)의 슬라이딩용 외주면(11)에 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이딩용 내주면(22)이 형성되며, 상기 슬라이딩용 내주면(22)에 링 형태의 제1패킹홈(221)(222)이 전,후에 각각 형성되며, 상기 제1수밀패킹홈(221)(222) 사이에 링 형태의 제2패킹홈(223)이 형성되며, 상기 슬라이딩용 내주면(22)은 원통주면을 이루며, 이 원통주면의 일부 구간의 외주면이 구체(21)를 이루어서 된다.

상기 제1패킹홈(221)(222)에는 제1,제2수밀패킹부재(23)(24)가 장착되고, 상기 제2패킹홈(223)에는 제3수밀패킹부재(25)가 장착된다.

상기 제1패킹홈(221)(222)은 상기 슬라이딩용 내주면에는 링 형태의 제1수밀패킹부재(low friction inserts,23,24)가 전,후에 각각 형성되며, 상기 제1패킹홈(221)(222) 사이에는 링 형태의 제2패킹홈(223)에는 제3수밀패킹부재(slip packing,25)가 장착된다.

대구경관(3)은 일측이 상기 슬라이딩관체와 같은 직경을 이루되, 연결용 플랜지를 형성하고, 상기 플랜지를 형성한 소구경부(부호생략)에서 경사진 곡면(reducer,314)을 형성하여 연결되는 대구경부(31)와, 이 대구경부(31)의 타측은 용접단부(313)를 이루되 상기 수직면부(321)를 이루어 다수의 체결공(322)을 형성하고, 내저부는 접촉주면(323)을 이루되 소정위치에 패킹홈(324)을 형성하여 상기 구형관(2)의 외주면 일부를 밀착,접촉하여 에워싸듯이 슬라이딩 가능하게 커버하는 슬립하우징(32)으로 이루어진다. 상기 패킹홈(324)에는 볼패킹(33)을 삽입 장착하여서 된다.

패킹소켓(4)은 상기 슬립하우징(32)의 수직면(321) 체결공(322)에 대응하여 체결공(41)을 형성하고, 내저부는 상기 구형관(2)의 나머지 외주면 일부를 덮어 에워싸듯이 슬라이딩 커버하고, 내주면에는 패킹홈(411)을 형성하여서 된다.

상기 패킹홈(411)에는 슬립 패킹(42)을 삽입 장착하고, 상기 체결공(41)에는 체결볼트(43)를 삽입 체결하여서 된다.

첨부 도면중 도 6a 내지 도 6c는 본 발명 복합 이음관의 다른 실시예의 단면도들이다.

슬라이딩 관체(1)는 관 형태로서, 일측에 슬라이딩용 외주면(11)이 형성되며, 타측에 관 연결용 플랜지(12)를 형성하며, 슬라이딩용 외주면(11)에 대략 중간부에 돌출턱부(13)를 형성하며, 슬라이딩용 외주면(11)의 단부에 스토퍼 장착공(14)이 형성되며, 플랜지부(12)에는 체결공(121)을 형성하여서 된다, 스토퍼 장착공(14)에는 스토퍼(141)를 장착하고, 체결공(121)에는 체결볼트(122),너트(123)로서 타 배관(가)의 플랜지를 체결하게 된다.

구형관(2)은 슬라이딩 관체(1)의 슬라이딩용 외주면(11)에 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이딩용 내주면(22)이 형성되며, 슬라이딩용 내주면(22)에 링 형태의 제1패킹홈(221)(222)이 전,후에 각각 형성되며, 제1패킹홈(221)(222) 사이에 링 형태의 제2패킹홈(223)이 형성되며, 슬라이딩용 내주면(22)은 원통주면을 이루며, 이 원통주면의 일부 구간의 외주면이 구체(21)를 이루어서 된다.

제1패킹홈(221)(222)에는 제1,제2수밀패킹부재(23)(24)가 장착되고, 제2패킹홈(223)에는 제3수밀패킹부재(25)가 장착된다. 제1패킹홈(221)(222)은 상기 슬라이딩용 내주면에는 링 형태의 제1수밀패킹부재(low friction inserts,23,24)가 전,후에 각각 형성되며, 제1패킹홈(221)(222) 사이에는 링 형태의 제2패킹홈(223)에는 제3수밀패킹부재(slip packing,25)가 장착된다.

대구경관(3)은 일측은 상기 슬라이딩관체와 같은 직경을 이루되, 연결용 플랜지를 형성하고, 상기 플랜지를 형성한 소구경부(부호생략)에서 경사진 곡면(reducer,314)을 형성하여 ㅇ연결되는 대구경부(31)와, 이 대구경부(31)의 타측은 용접단부(313)를 이루되 상기 수직면부(321)를 이루어 다수의 체결공(322)을 형성하고, 내저부는 접촉주면(323)을 이루되 소정위치에 패킹홈(324)을 형성하여 상기 구형관(2)의 외주면 일부를 밀착,접촉하여 에워싸듯이 슬라이딩 가능하게 커버하는 슬립하우징(32)으로 이루어진다. 패킹홈(324)에는 볼패킹(33)을 삽입 장착하여서 된다.

패킹소켓(4)은 슬립하우징(32)의 수직면(321) 체결공(322)에 대응하여 체결공(41)을 형성하고, 내저부는 구형관(2)의 나머지 외주면 일부를 덮어 에워싸듯이 슬라이딩 커버하고, 내주면에는 패킹홈(411)을 형성하여서 된다.

패킹홈(411)에는 슬립 패킹(42)을 삽입 장착하고, 체결공(41)에는 체결볼트(43)를 삽입 체결하여서 된다.

특히, 본 발명 내압형 볼/슬립 복합 이음관은 구형관(2)의 외주면에 적어도 1 내지 4개 이상의 내압형성공(224)이 형성되어 있다. 이 내압형성공(224)들은 전방 유체의 압력이 일부 공급되어 슬립패킹용 홈(223)에 주입되어 내압을 형성하여 제3수밀패킹(25)를 가압하거나 패킹이 없을 경우 홈(223) 공간에 가압유체로서 배압을 형성하도록 하여서 된다.

이와 같이 이루어진 본 발명의 조립 시공은,

슬라이딩 관체(1)를 패킹(24)(25)들이 내장된 구형관(2)중심으로 집어넣어 관통시킨 뒤 스토퍼(141)를 고정시킨다. 이 상태에서 슬라이딩 관체(1)는 전,후진 이동 가능해진다.

이어서 구형관(2)의 외측으로 볼패킹(33)을 내장한 슬립하우징(32)를 밀착위치시킨 뒤 패킹(42)를 구비한 패킹소켓(4)을 체결볼트(43)로 체결하여 밀착 고정하므로서 조립이 완성된다. 이 상태에서 슬라이딩관(1)과 구형관(2)이 회전 가능해진다.

이와 같은 조립 시공상태에서 관축방향의 직진운동 뿐만아니라 어느 각도로도 회동이 가능하여 모든 방향의 진동 및 충격에 따라 위치가 변하는 배관들의 이동을 흡수 완화시킴으로써 접속된 배관들이 모든 지반의 위해로부터 안전성을 확보하며, 그외에도 시공 조립구조가 간단해지는 볼/슬립 복합 조인트를 제공하게 되는 것이다.

1: 슬라이딩 관체,11:외주면, 12:플랜지, 121:체결공, 122:체결볼트,
123:너트,13:돌출턱부, 14:장착공, 2:구형관, 21:구체, 22:내주면,
221,222:제1패킹홈, 223:제2패킹홈, 224:내압형성공,
23,24:제1,제2수밀패킹부재(low friction inserts), 25:제3수밀패킹부재,
3:대구경관, 31:대구경부, 312:플랜지, 313:용접단부, 314:곡면,
32:슬립하우징, 321:수직면부, 322:체결공, 323:접촉주면, 324:패킹홈,
4:패킹소켓,41:체결공, 411:패킹홈, 42:패킹,43:체결볼트,

Claims

관 형태로서, 일측에 슬라이딩용 외주면이 형성되며, 타측에 관 연결용 플랜지를 형성하며, 상기 슬라이딩용 외주면 중간부에 돌출턱부를 형성하며, 상기 슬라이딩용 외주면의 단부에 스토퍼 장착공이 형성되며, 플랜지부에는 체결공을 형성되는 슬라이딩 관체;
상기 스토퍼 장착공에 장착되는 스토퍼;
상기 슬라이딩 관체의 슬라이딩용 외주면에 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이딩용 내주면이 형성되며, 상기 슬라이딩용 내주면에 링 형태의 수밀 패킹용 홈이 전,후에 각각 형성되며, 상기 수밀 패킹용 홈 사이에 링 형태의 슬립 패킹용 홈이 형성되며, 상기 슬라이딩용 내주면은 원통주면을 이루며, 이 원통주면의 일부 구간의 외주면이 구 형태를 이루는 구형 외주면의 구형관 ;
상기 수밀 패킹용 홈에 장착되는 제1,제2수밀패킹부재;
상기 슬립 패킹용 홈에 장착되는 제3수밀패킹부재 ;
일측은 상기 슬라이딩관체와 같은 직경을 이루되, 연결용 플랜지를 형성하고, 상기 플랜지를 형성한 소구경부에서 경사진 곡면(reducer)을 형성하여 연결되는 대구경부와, 이 대구경부의 타측은 용접단부를 이루되 수직면부를 이루어 다수의 체결공을 형성하고, 내저부는 접촉주면을 이루되 소정위치에 패킹홈을 형성하여 상기 구형관의 외주면 일부를 밀착,접촉하여 에워싸듯이 슬라이딩 가능하게 커버하는 슬립하우징으로 이루어진 대구경관;
상기 패킹홈에 장착되는 볼패킹;
상기 슬립하우징의 수직면 체결공에 대응하여 체결공을 형성하고, 내저부에는 상기 구형관의 나머지 외주면 일부를 덮어 에워싸듯이 슬라이딩 커버하고, 내주면에는 패킹홈을 형성하는 패킹소켓;
상기 패킹홈에 삽입 장착되는 슬립 패킹;
을 포함하여 이루어지는 신축용 복합 이음관.
관 형태로서, 일측에 슬라이딩용 외주면이 형성되며, 타측에 관 연결용 플랜지를 형성하며, 상기 슬라이딩용 외주면 중간부에 돌출턱부를 형성하며, 상기 슬라이딩용 외주면의 단부에 스토퍼 장착공이 형성되며, 플랜지부에는 체결공을 형성되는 슬라이딩 관체;
상기 스토퍼 장착공에 장착되는 스토퍼;
상기 슬라이딩 관체의 슬라이딩용 외주면에 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이딩용 내주면이 형성되며, 상기 슬라이딩용 내주면에 링 형태의 수밀 패킹용 홈이 전,후에 각각 형성되며, 상기 수밀 패킹용 홈 사이에 링 형태의 슬립 패킹용 홈이 형성되며, 상기 슬라이딩용 내주면은 원통주면을 이루며, 이 원통주면의 일부 구간의 외주면이 구 형태를 이루는 구형 외주면의 구형관 ;
상기 수밀 패킹용 홈에 장착되는 제1,제2수밀패킹부재;
상기 수밀 패킹용 홈에 연통하며, 내압을 형성하는 내압형성공;
상기 슬립 패킹용 홈에 장착되며, 상기 내압형성공에 의하여 내압을 받아 밀착,접촉하는 제3수밀패킹부재;
일측은 상기 슬라이딩관체와 같은 직경을 이루되, 연결용 플랜지를 형성하고, 상기 플랜지를 형성한 소구경부에서 경사진 곡면(reducer)을 형성하여 연결되는 대구경부와, 이 대구경부의 타측은 용접단부를 이루되 수직면부를 이루어 다수의 체결공을 형성하고, 내저부는 접촉주면을 이루되 소정위치에 패킹홈을 형성하여 상기 구형관의 외주면 일부를 밀착,접촉하여 에워싸듯이 슬라이딩 가능하게 커버하는 슬립하우징으로 이루어진 대구경관;
상기 패킹홈에 장착되는 볼패킹;
상기 슬립하우징의 수직면 체결공에 대응하여 체결공을 형성하고, 내저부에는 상기 구형관의 나머지 외주면 일부를 덮어 에워싸듯이 슬라이딩 커버하고, 내주면에는 패킹홈을 형성하는 패킹소켓;
상기 패킹홈에 삽입 장착되는 슬립 패킹;
을 포함하여 이루어지는 신축용 복합 이음관.