KR101122724B1

KR101122724B1 - 균열 전파 억제장치

Info

Publication number: KR101122724B1
Application number: KR1020090133611A
Authority: KR
Inventors: 조우연
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원; 주식회사 포스코
Priority date: 2009-12-30
Filing date: 2009-12-30
Publication date: 2012-03-23
Also published as: KR20110077142A

Abstract

본 발명은 균열 전파 억제장치에 관한 것이다. 특히, 파이프를 따라 전파되는 동적 균열을 억제하기 위하여 파이프에 간편하게 설치할 수 있는 균열 전파 억제장치에 관한 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 균열 전파 억제장치는 피처리물의 외주면을 감싸도록 형성되는 적어도 둘 이상의 쉴드 몸체를 구비하는 쉴드 몸체부와, 상기 각 쉴드 몸체의 내부에 구비되어 균열의 전파를 억제하는 흡수 부재와, 상기 각 쉴드 몸체를 결합시키는 접속 체결부를 포함한다.

또한, 상기 균열 전파 억제장치는 상기 각 쉴드 몸체를 연결하도록 상기 각 쉴드 몸체를 관통하여 상기 쉴드 몸체부를 지지하는 지지 부재를 더 포함한다.

파이프, 동적 균열, 전파, 강선, dynamic crack

Description

균열 전파 억제장치{Device for arresting crack propagation}

일반적으로, 파이프(pipe)는 액체 상태 또는 기체 상태의 물질을 수송할 수 있는 부재로서, 수송 거리에 따라 다수의 파이프를 연결한 파이프라인(pipeline)을 형성하여 사용된다. 여기서, 파이프는 수송하고자 하는 물질의 종류에 따라 강도, 인성, 내부식성 등 다양한 기계적 특성이 반영되며, 파이프의 규격이나 재질 등이 결정된다.

파이프라인에서 수송되는 가연성 물질이 예기치 않은 원인으로 점화되어 폭발하거나 또는 파이프라인이 설치된 장소에서 지진 등이 발생하여 외부 충격이 가해지는 경우에 파이프라인에는 균열(crack) 등의 손상이 발생될 수 있다. 특히, 강재(steel) 파이프로 파이프라인을 형성하는 경우에는 파이프의 길이 방향을 따라 균열이 전파되는 동적 균열(dynamic crack)이 발생될 수 있다.

종래에는 파이프라인에서 발생되는 동적 균열의 전파를 억제하기 위하여 파 이프의 외주면에 인성이 우수한 강판을 덧대는 방식이 사용되었다. 그런데, 파이프에 강판을 덧대기 위해서는 용접(welding) 작업이 추가적으로 실시되어 설치 비용이 과도하게 소요되는 문제점이 발생하였다. 또한, 설치 완료된 파이프라인에 강판을 추가 용접하기 때문에 용접 작업을 위한 공간이 제약 받아 용접 작업이 어려우며, 이로 인해 용접 작업시간이 늘어나는 문제점이 있었다.

또한, 종래에는 위와 같은 용접 방식 외에 인장 변형능이 우수한 복합소재를 파이프의 외주면에 테이핑(taping)하는 방식이 사용되었다. 복합소재를 파이프에 테이핑하는 방식은 용접 방식과 달리 설치가 간편한 장점은 있으나, 외부 환경에 노출되는 복합소재가 열화 등에 취약하여 파이프라인에 장시간 사용할 수 없는 문제점이 있었다. 따라서, 복합소재의 보수나 교체가 반복적으로 이루어지고, 이러한 보수나 교체에 따른 비용 및 시간이 과도하게 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 파이프 등의 피처리물에 간편하게 설치가 가능하고, 장시간 사용이 가능한 균열 전파 억제장치를 제공한다.

본 발명은 파이프 등의 피처리물을 따라 전파되는 동적 균열을 억제하기 위하여 피처리물을 감싸도록 설치되는 균열 전파 억제장치를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따른 균열 전파 억제장치는 피처리물의 외주면을 감싸도록 형성되는 적어도 둘 이상의 쉴드 몸체를 구비하는 쉴드 몸체부와, 상기 각 쉴드 몸체를 연결하도록 상기 각 쉴드 몸체를 관통하여 상기 쉴드 몸체부를 지지하는 지지 부재와, 상기 각 쉴드 몸체의 내부에 구비되어 균열의 전파를 억제하는 흡수 부재와, 상기 각 쉴드 몸체를 결합시키는 접속 체결부를 포함한다.

또한, 상기 균열 전파 억제장치는 피처리물의 외주면을 감싸도록 형성되는 적어도 둘 이상의 쉴드 몸체를 구비하는 쉴드 몸체부와, 상기 각 쉴드 몸체의 내부에서 서로 다른 방향을 갖도록 배치되는 강선으로 형성되어 균열의 전파를 억제하는 흡수 부재와, 상기 각 쉴드 몸체를 결합시키는 접속 체결부를 포함한다.

본 발명의 실시예들에 따른 균열 전파 억제장치는 파이프 등의 피처리물의 외주면을 감싸도록 형성되는 쉴드 몸체부가 적어도 둘 이상의 쉴드 몸체를 구비하는 분할형으로 이루어져 파이프라인의 배관을 분리하지 않고서도 간편하게 설치할 수 있다. 또한, 각 쉴드 몸체의 연장 방향을 따라 내부를 관통하는 지지 부재를 구비하여 접속 체결 부위를 줄여 간편하게 설치할 수 있다. 따라서, 설치 시간을 단축시킬 수 있으며, 설치 비용을 절감할 수 있다.

또한, 쉴드 몸체부를 이루는 각 쉴드 몸체의 내부에 다양한 형상으로 배치되는 강선을 구비하여 불규칙하게 전파되는 동적 균열의 전파에너지를 용이하게 흡수할 수 있다.

또한, 강선을 감싸는 쉴드 몸체부를 열화의 영향이 적은 재질로 형성하여 파이프 등의 피처리물에 설치 후 장시간 사용이 가능하다. 따라서, 균열 전파 억제장치의 설치 이후에 보수나 교체에 따른 관리 비용 및 관리 시간이 추가적으로 소요되지 않아 파이프라인의 형성 및 운용에 따른 생산성을 향상시킬 수 있다.

이후, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 더욱 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 균열 전파 억제장치의 설치 상태도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 균열 전파 억제장치의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 균열 전파 억제장치의 내부 구성도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 균열 전파 억제장치(100)는 피처리물(1)의 외주면을 감싸도록 형성되는 적어도 둘 이상의 쉴드 몸체(112, 114)를 구비하는 쉴드 몸체부(110)와, 각 쉴드 몸체(112, 114)의 내부에 구비되어 균열(crack)의 전파를 억제하는 흡수 부재(130)와, 각 쉴드 몸체(112, 114)를 결합시키는 접속 체결부(140)를 포함한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 균열 전파 억제장치(100)는 각 쉴드 몸체(112, 114)를 연결하도록 각 쉴드 몸체(112, 114)를 관통하여 쉴드 몸체부(110)를 지지하는 지지 부재(120)를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 균열 전파 억제장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 피처리물(1; 이하 '파이프'라 한다.)의 외주면을 감싸도록 설치되어, 파이프(1)에서 발생되는 균열, 특히 동적 균열(dynamic crack)이 파이프(1)의 길이 방향(x방향)을 따라 전파되는 것을 억제한다. 도 1에서는 파이프(1)에 하나의 균열 전파 억제장치(100)를 설치하였지만, 파이프(1)의 길이가 길게 형성되거나 또는 다수 개의 파이프(1)을 연결하여 파이프라인(pipeline)이 형성되는 경우에 균열 전파 억제장치(100)를 일정한 간격으로 복수 개 설치할 수 있다.

파이프(1)의 외주면에 맞대어지는 쉴드 몸체부(110)는 적어도 둘 이상의 쉴드 몸체(112, 114)로 분할된다. 본 발명의 일실시예에서는 쉴드 몸체부(110)를 2개의 쉴드 몸체(112, 114)로 분할하였지만, 파이프(1)의 외경(R_p)이 크거나, 설치 장소의 공간상 제약이 있는 경우에는 3개 이상으로 분할할 수 있음은 물론이다.

이러한 쉴드 몸체부(110)는 각 쉴드 몸체(112, 114)가 결합되었을 때의 형상이 피처리물(1)의 형상에 대응하도록 이루어진다. 즉, 본 발명의 일실시예에서는 피처리물(1)이 원통형의 파이프로 이루어져 쉴드 몸체부(110)는 접속 체결부(140) 에 의해 파이프 형상으로 결합된다.

이때, 파이프 형상으로 결합되는 쉴드 몸체부(110)의 내경(R)은 파이프(1)의 외경(R_p)과 동일한 크기로 형성된다. 따라서, 쉴드 몸체부(110)가 파이프(1)의 외주면을 감쌀 때 쉴드 몸체부(110)의 내주면과 파이프(1)의 외주면은 완전하게 밀착될 수 있다. 즉, 파이프(1)를 타고 전파되는 동적 균열의 진행을 원활하게 억제할 수 있다.

또한, 파이프(1)의 외주면을 감싸도록 형성되어 외부 환경에 노출되는 쉴드 몸체부(110)는 열화에 강한 재질로 이루어져 쉴드 몸체부(110)의 내부에 구비되는 흡수 부재(130)를 보호할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서는 강화 플라스틱을 쉴드 몸체부(110)의 재질로 사용하였으며, 외부 환경의 조건에 따라 강성, 인성, 내부식성 등의 기계적 특성을 강화시킨 재질을 사용할 수 있다.

한편, 파이프 형상으로 결합되는 쉴드 몸체부(110)의 측면에는 접속 체결부(140)가 위치되는 빈 공간(S)이 적어도 하나 이상으로 형성된다. 본 발명의 일실시예에 따르면 쉴드 몸체부(110)가 2개의 쉴드 몸체(112, 114)로 분할되고, 각 쉴드 몸체(112, 114)를 관통하는 지지 부재(120)가 구비되어 빈 공간(S)이 1개가 형성되었다. 그러나, 쉴드 몸체부(110)가 2개의 쉴드 몸체(112, 114)로 분할되더라도 지지 부재(120)가 구비되지 않는 경우에는 빈 공간(S)이 2개가 형성된다.

또한, 미도시되었지만 변형예로서 쉴드 몸체부(110)가 3개로 분할되는 경우에는 지지 부재(120)의 구비 여부에 따라 빈 공간(S)이 1개 또는 3개 형성된다. (여기서, 지지 부재(120)가 구비되는 경우에는 3개의 쉴드 몸체가 지지 부재(120)에 의해 연결되어 빈 공간(S)이 1개 형성되며, 지지 부재(120)가 구비되지 않는 경우에는 3개의 쉴드 몸체에서 인접한 쉴드 몸체 사이에 빈 공간(S)이 3개가 형성된다.)

위와 같이 쉴드 몸체부(110)의 측면에 형성되는 빈 공간(S)에는 접속 체결부(140)가 위치되며, 접속 체결부(140)에 의해 각 쉴드 몸체(112, 114)가 견고하게 파이프(1)에 부착된다. 적어도 둘 이상의 쉴드 몸체(112, 114) 사이의 결합면(A₁, A₂)은 동일한 형상 및 면적을 갖도록 형성되어 쉴드 몸체부(110)가 파이프 형상으로 결합될 때 내주면 및 외주면이 매끄러운 곡면으로 형성된다. 본 발명의 일실시예에서는 쉴드 몸체(112, 114)의 결합면(A₁, A₂)이 편평한 면으로 이루어졌지만, 변형예로서 상호 맞대어지는 한 쌍의 결합면(A₁, A₂)에 돌출 돌기(미도시)와 돌출 돌기가 삽입되는 돌출홈(미도시)을 추가 형성하여 각 쉴드 몸체(112, 114)의 결합 위치를 정확하게 유지시킬 수 있다.

각 쉴드 몸체(112, 114)를 연결하는 지지 부재(120)는 각 쉴드 몸체(112, 114)의 연장 방향(파이프(1)의 외주면을 감싸는 방향)을 따라 내부를 관통하여 외부로 노출되는 적어도 하나 이상의 연결 케이블을 포함한다. 본 발명의 일실시예에 따르면 연결 케이블이 각 쉴드 몸체(112, 114)를 관통하여 3개가 구비되는데, 연결 케이블의 개수는 쉴드 몸체부(110)의 폭(L)에 따라 달라질 수 있다. 여기서, 쉴드 몸체부(110)의 폭(L)이 커질수록 파이프(1)에서 발생하는 동적 균열의 전파를 억제 하는 효율을 높일 수 있지만, 쉴드 몸체부(110)의 폭(L)이 과도하게 커지는 경우에는 균열 전파 억제장치(100)의 제조 비용 및 설치 비용이 증가되는 문제점이 발생한다.

쉴드 몸체부(110)에 내장되어 보호되는 흡수 부재(130)는 파이프(1)에서 발생되는 동적 균열의 전파에너지를 흡수한다. 이를 위해, 흡수 부재(130)는 각 쉴드 몸체(112, 114)의 내부에 형성되는 강선을 포함하고, 강선은 각 쉴드 몸체(112, 114) 내에서 서로 다른 여러 방향을 가지도록 배치된다. 본 발명의 일실시예에서는 쉴드 몸체(112, 114)의 내부에서 강선이 지그재그(zigzag) 형상으로 배치되었지만, 그물망 형상 또는 쉴드 몸체(112, 114)의 연장 방향이나 연장 방향과 교차하는 방향으로 다수의 절곡부를 갖는 형상 등 서로 다른 여러 방향을 가지도록 배치될 수 있다. 이와 같이, 강선을 다양한 형상으로 형성함으로써 동적 균열이 불규칙하게 파이프(1)의 길이 방향을 따라 전파되더라도 흡수 부재(130)에서 동적 균열의 전파에너지를 용이하게 흡수할 수 있다.

쉴드 몸체부(110)를 파이프(1)의 외주면에 밀착시켜 위치 고정시키는 접속 체결부(140)는 각 쉴드 몸체(112, 114)의 연장 방향을 따라 각 쉴드 몸체(112, 114)의 일측 또는 양측에서 외부로 돌출되는 다수의 나사돌기(142, 144)와, 인접한 각 쉴드 몸체(112, 114)에서 돌출되는 다수의 나사돌기(142, 144)가 쌍을 이루어 맞물리도록 나사홀(147)이 관통 형성되는 다수의 체결소켓(146)을 포함한다.

여기서, 각 쉴드 몸체(112, 114)가 지지 부재(120)에 의해서 연결되는 경우에는 접속 체결부(140)가 위치할 수 있는 빈 공간(S)이 1개 형성되며, 빈 공간(S) 과 인접한 쉴드 몸체(112, 114)에는 일측에 다수의 나사돌기(142, 144)가 돌출되고, 나머지 쉴드 몸체(쉴드 몸체부(110)가 3개 이상으로 분할되는 경우)에는 다수의 나사돌기(142, 144)가 형성되지 않는다. 반면, 각 쉴드 몸체(112, 114)가 지지 부재(120)에 의해서 연결되지 않는 경우에는 각 쉴드 몸체(112, 114)의 양측에 다수의 나사돌기(142, 144)가 형성된다.

각 쉴드 몸체(112, 114)에서 대향되도록 돌출되어 체결소켓(146)에 쌍(雙)을 이루어 결합되는 다수의 나사돌기(142, 144)의 길이(h₁, h₂)의 합은 쉴드 몸체부(110)가 결합할 때 형성되는 빈 공간(S)의 길이(h) 보다 작게 형성된다. 즉, 외부로 돌출되어 대향되는 나사돌기(142, 144)에 의해 방해를 받지 않고 쉴드 몸체부(110)의 내주면을 파이프(1)의 외주면에 밀착시킬 수 있다. (여기서, 빈 공간(S)의 길이(h)는 분할되는 쉴드 몸체(112, 114) 사이의 이격 거리를 의미한다.)

한편, 본 발명의 일실시예에서는 다수의 나사돌기(142, 144)를 지지 부재(120)와 구분되도록 별도로 구성하였지만, 지지 부재(120)의 양단에 나사산을 형성하여 나사돌기(142, 144) 대신 사용할 수 있다.

위와 같은 다수의 나사돌기(142, 144)에서 쌍을 이루어 맞물리는 다수의 나사돌기(142, 144)는 외주면에 형성되는 나사산이 상호 반대 방향으로 형성된다. 또한, 다수의 나사돌기(142, 144)가 삽입되는 체결소켓(146)에서 나사홀(147)의 일측에 형성되는 나사산과, 반대편 타측에 형성되는 나사산이 상호 반대 방향으로 형성된다. (여기서, 나사홀(147)의 일측 및 타측에는 쌍을 이루어 맞물리고 상호 나사 산이 반대 방향으로 형성된 나사돌기(142, 144)가 맞물린다.)

따라서, 체결소켓(146)을 시계방향이나 반시계방향의 일방향으로 회전시키면 쌍을 이루는 나사돌기(142, 144)가 체결소켓(146)의 내측으로 삽입되어 쉴드 몸체부(110)의 내주면이 파이프(1)의 외주면에 밀착되거나 또는 쌍을 이루는 나사돌기(142, 144)가 체결소켓(146)의 외측으로 밀려나 쉴드 몸체부(110)의 내주면이 파이프(1)의 외주면에서 떨어진다. 이와 같이, 본 발명의 일실시예에서는 나사 방식을 사용하여 균열 전파 억제장치(100)를 파이프(1)의 외주면에 용이하게 설치할 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에서는 접속 체결부(140)를 나사 방식을 이용하여 형성하였지만, 분할형 쉴드 몸체부(110)를 용이하게 결합 및 분리시킬 수 있는 경우에는 벨트 방식이나 체인 방식 등 다양한 방식으로 접속 체결부(140)를 형성할 수 있음은 물론이다.

전술한 본 발명의 일실시예에서는 피처리물로서 단면의 형상이 원형의 링(ring) 형상을 갖는 파이프를 예로 들어 설명하였으나, 단면의 형상이 사각링, 다각링, 타원링 등의 형상을 갖는 파이프에도 적용할 수 있음은 물론이다. 또한, 속이 빈 파이프 이외에도 연장되는 길이 방향을 따라 동적 균열이 전파되는 부재인 경우에도 외부 표면을 감싸도록 변형시켜 적용할 수 있음은 물론이다.

이상과 같이, 전술한 본 발명의 실시예들에 따른 균열 전파 억제장치는 파이프 등의 피처리물의 외주면을 감싸도록 형성되는 쉴드 몸체부가 적어도 둘 이상의 쉴드 몸체를 구비하는 분할형으로 이루어져 파이프라인의 배관을 분리하지 않고서 도 간편하게 설치할 수 있다. 또한, 각 쉴드 몸체의 연장 방향을 따라 내부를 관통하는 지지 부재를 구비하여 접속 체결 부위를 줄여 간편하게 설치할 수 있다. 따라서, 설치 시간을 단축시킬 수 있으며, 설치 비용을 절감할 수 있다.

이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예들 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 균열 전파 억제장치의 설치 상태도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 균열 전파 억제장치의 사시도.

도 3은 도 2에 도시된 균열 전파 억제장치의 내부 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

100 : 균열 전파 억제장치 110 : 쉴드 몸체부

112, 114 : 쉴드 몸체 120 : 지지 부재

130 : 흡수 부재 140 : 접속 체결부

142, 144 : 나사돌기 146 : 체결소켓

147 : 나사홀

Claims

피처리물의 외주면을 감싸도록 형성되는 적어도 둘 이상의 쉴드 몸체를 구비하는 쉴드 몸체부와;

상기 각 쉴드 몸체를 연결하도록 상기 각 쉴드 몸체를 관통하여 상기 쉴드 몸체부를 지지하는 지지부재와;

상기 각 쉴드 몸체의 내부에 구비되어 균열의 전파를 억제하는 흡수 부재와;

상기 각 쉴드 몸체를 결합시키는 접속 체결부;

를 포함하는 균열 전파 억제장치.
피처리물의 외주면을 감싸도록 형성되는 적어도 둘 이상의 쉴드 몸체를 구비하는 쉴드 몸체부와;

상기 각 쉴드 몸체의 내부에서 서로 다른 방향을 갖도록 배치되는 강선으로 형성되어 균열의 전파를 억제하는 흡수 부재와;

상기 각 쉴드 몸체를 결합시키는 접속 체결부;

를 포함하는 균열 전파 억제장치.
청구항 1에 있어서,

상기 지지 부재는,

상기 각 쉴드 몸체의 연장 방향을 따라 내부를 관통하여 외부로 노출되는 적어도 하나 이상의 연결 케이블을 포함하는 균열 전파 억제장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 피처리물은 파이프이고,

상기 쉴드 몸체부는 상기 접속 체결부에 의해 파이프 형상으로 결합되는 균열 전파 억제장치.
청구항 4에 있어서,

상기 쉴드 몸체부의 내경은 상기 파이프의 외경과 동일한 크기로 형성되는 균열 전파 억제장치.
청구항 4에 있어서,

파이프 형상으로 결합되는 상기 쉴드 몸체부의 측면에는 상기 접속 체결부가 위치되는 빈 공간이 적어도 하나 이상으로 형성되는 균열 전파 억제장치.
삭제
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 접속 체결부는,

상기 각 쉴드 몸체의 연장 방향을 따라 상기 각 쉴드 몸체의 일측 또는 양측에서 외부로 돌출되는 다수의 나사돌기와;

인접한 상기 각 쉴드 몸체에서 돌출되는 상기 다수의 나사돌기가 쌍을 이루어 맞물리도록 나사홀이 관통 형성되는 다수의 체결소켓;

을 포함하는 균열 전파 억제장치.
청구항 8에 있어서,

쌍을 이루어 맞물리는 상기 다수의 나사돌기는,

외주면에 형성되는 나사산이 상호 반대 방향으로 형성되는 균열 전파 억제장치.