KR101326801B1

KR101326801B1 - 실링이 향상되고 파손 가능성이 경감된 사이드 포트 타입 멤브레인 하우징용 연결관

Info

Publication number: KR101326801B1
Application number: KR1020120041263A
Authority: KR
Inventors: 김종식
Original assignee: 화이버텍(주)
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2012-04-20
Publication date: 2013-11-20
Also published as: KR20130118430A

Abstract

본 발명은, 사이드 포트 타입 멤브레인 하우징용 연결관에 있어서, 상기 하우징의 외벽에 형성된 관통홀 내에 상기 하우징의 내부로부터 관통되어 삽입되고, 상기 관통홀과 접하는 외주면에 둘레 방향을 따라 안내홈이 형성되며, 내부와 상기 안내홈이 연통되는 유입홀이 관통 형성된 관체; 및 상기 관체의 외측면을 둘러싸도록 상기 안내홈에 끼워지며, 상기 관체를 흐르는 물의 일부가 상기 유입홀을 통해 전달되면 상기 물에 의한 수압으로 인해 상기 관통홀의 내벽에 밀착되는 실링부재를 포함한다.

Description

실링이 향상되고 파손 가능성이 경감된 사이드 포트 타입 멤브레인 하우징용 연결관{Connecting pipe for membrane housing of side port type}

본 발명은 사이드 포트 타입 멤브레인 하우징용 연결관에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상하 방향으로 배열되는 사이드 포트 타입의 멤브레인 하우징들 사이에 수직 방향으로 삽입 연결되는 연결관에 관한 것이다.

멤브레인 장치란 해수나 용수로부터 용해물질(염분포함)을 제거하여 순도 높은 음용수 또는 공업용수를 얻어내는 장치를 의미한다.

상기의 멤브레인 장치로서, 사이드 포트 타입(Side port type)의 하우징들을 이용한 원리는 다음과 같다. 내부에 멤브레인(Membrane)을 구비한 하우징들을 상하 방향으로 여러 개로 배열하고, 이들을 서로 수직 방향으로 연결하는 연결관(10)들을 이용하여, 각각의 하우징을 거쳐 순도 높은 용수를 얻을 수 있다.

그런데 상기 하우징은 유리섬유가 포함된 물질을 이용하여 외벽(2)을 형성하는데, 상기 하우징의 외벽(2)은 GRP 구조를 갖는다. 이로 인하여 상기 하우징의 외벽(2)의 단면을 살펴보면, 상기 연결관에 대해 수직한 방향으로 결이 형성된다.(도 1 참조)

종래에는 상기 하우징에 상기 연결관(10)을 삽입하여 연결할 때에는 상기 하우징과 상기 연결관(10) 사이에 해수의 유입을 차단하기 위한 실링부재(15)로 오링이 사용되었다. 그런데 상기 오링(15)은 상기 하우징의 관통홀의 내벽과 접촉하는 면적이 좁고, 또 이러한 상기 오링(15)이 상기 하우징의 외벽(2)의 결 부분에 접촉하게 되면 상기 하우징과 상기 연결관(10) 사이의 틈으로 유입되는 해수의 수압이 상기 오링(15)에 전달되어 응력집중이 발생되며, 상기 하우징의 외벽에 결을 따라 크랙(2a)이 발생될 수 있는 문제점이 있었다.

또한, 상기 하우징의 외벽(2)에 형성하는 관통홀과 상기 연결관(10)을 제작할 때, 제작 공차로 인하여 상기 관통홀에 상기 연결관(10)을 삽입하는 것이 쉽지 않고, 삽입된 연결관(10)을 뺄 때에도, 상기 연결관(10)이나 상기 하우징의 손상이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 하우징의 파손이 발생하는 것을 방지하는 사이드 포트 타입 멤브레인 하우징용 연결관을 제공하는데 있다.

본 발명은, 상하 방향으로 배열되는 사이드 포트 타입의 멤브레인 하우징들 사이에 수직 방향으로 삽입 연결되는 연결관에 있어서, 상기 하우징의 외벽에 형성된 관통홀 내에 상기 하우징의 내부로부터 관통되어 삽입되고, 상기 관통홀과 접하는 외주면에 둘레 방향을 따라 안내홈이 형성되며, 내부와 상기 안내홈이 연통되는 유입홀이 관통 형성된 관체; 및 상기 관체의 외측면을 둘러싸도록 상기 안내홈에 끼워지며, 상기 관체를 흐르는 물의 일부가 상기 유입홀을 통해 전달되면 상기 물에 의한 수압으로 인해 상기 관통홀의 내벽에 밀착되는 실링부재를 포함하는 사이드 포트 타입 멤브레인 하우징용 연결관을 제공한다.

본 발명에 따른 사이드 포트 타입 멤브레인 하우징용 연결관은, 하우징으로 유입되는 물의 일부가 실링부재의 홈으로 유입되어 유입된 물의 수압에 의해 실링부재가 하우징과 더욱 밀착되어 하우징과 연결관의 틈 사이로 유입되는 물을 차단할 수 있다.

실링부재는 넓은 면적을 가져 하우징의 관통홀의 내벽과 맞닿아서 응력이 실링부재의 외표면에 분산되므로, 하우징의 외벽에 결을 따라 크랙이 발생되거나 하우징이 파손되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 사이드 포트 타입 멤브레인 하우징용 연결관이 도시된 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사이드 포트 타입 멤브레인 하우징용 연결관의 연결 상태를 도시한 것이다.
도 3은 도 2에 따른 연결관의 상세 단면도가 도시된 것이다.
도 4는 도 2에 따른 연결관에 사용된 실링부재의 사시도가 도시된 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 사이드 포트 타입 멤브레인 하우징용 연결관(100)은 해수뿐만 아니라 공장의 용수 정수처리 등에 모두 사용 가능한 것이다. 이하에서는 해수의 담수 처리를 예를 들어 설명하기로 한다. 다만, 본 발명은 해수처리에 반드시 한정되는 것은 아니다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 사이드 포트 타입 멤브레인 하우징(10)과 상기 사이드 포트 타입 멤브레인 하우징(10)들을 연결시키는 연결관(100)이 도시되어 있다.

본 발명의 구체적인 설명에 앞서, 상기 하우징(10)을 이용한 담수화 처리 과정을 간단히 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 최상부에 있는 하우징(10)이 상부의 연결관(100)을 통해 해수(Sea water)를 유입받아 멤브레인(12)을 통해 담수화 처리를 수행한 다음, 담수화된 일부 용수를 배출구(14)를 통해 배출시키고, 폐수를 폐수구(15)를 통해 배출시키고, 나머지 용수를 하부의 연결관(100)을 통해 배출시켜서, 하부에 있는 다음 하우징(10)으로 유입되도록 하며, 각 하우징(10)에서 상기의 과정이 반복되도록 한다.

도 2를 참조하면, 상기 사이드 포트 타입(Side port type)의 멤브레인 하우징들(10)은 상하 방향으로 상호 이격 배열되어 있으며, 상기 연결관(100)은 사이드 포트 타입의 멤브레인 하우징들(10) 사이에 상기 하우징(10)과 교차하는 방향, 예를 들면 수직 방향으로 삽입 연결되어 있다. 또한, 각각의 하우징(10)의 내부에는 해수의 담수화 처리를 위한 멤브레인(Membrane, 12)을 구비하고 있다.

이러한 하우징(10)은 도 2 상에서 좌우 길이 방향으로 긴 원통형의 형상을 갖는다. 상기 하우징(10)은 예시적으로 유리섬유 복합관이며, 상기 하우징(10)의 외벽(11)은 적층 GRP(Glass-fiber Reinforce Plastic), GRE(Glass-fiber Reinforce Epoxy) 또는 GRV(Glass-fiber Reinforce Vinlyestere) 구조를 갖는다. 다만, 적층될 때 어느 특정 층에는 유리섬유가 없을 수도 있다.

한편, 상기 연결관(100)의 구조에 대해서는 도 3을 참조하여 좀 더 상세히 살펴보면, 상기 연결관(100)은 관체(110)와, 실링부재(150)를 포함한다. 상기 관체(110)는 상기 하우징(10)의 외벽(11)에 형성된 관통홀(13) 내에 삽입되는데, 보다 정확하게는 상기 하우징(10)의 내부로부터 관통되어 삽입된다.

상기 관체(110)가 상기 하우징(10)의 외벽(11)에 삽입되는 측에는 상기 관체(110)의 외주면으로부터 돌출된 플랜지(111)가 형성된다. 상기 관체(111)는 단순히 원통 형태로 형성될 때보다 본 실시예와 같이 상기 관체(110)에 플랜지(111)가 형성될 때, 상기 플랜지(111)에 의해서 상기 하우징(10)의 관통홀(13)로부터 쉽게 이탈하지 않는다.

도 3을 참고하면, 상기 하우징(10)의 관통홀(13)에는 상기 관통홀(13)의 둘레 방향을 따라 단차부(13a)가 형성되어 있어 상기 관체(110)가 상기 하우징(10)의 관통홀(13)에 관통 삽입될 때, 상기 관체(110)의 플랜지(111)는 상기 단차부(13a)에 정합된다.

상기 관통홀(13)에 삽입된 상기 관체(110)에는 상기 외벽(11)과 접하는 상기 관체(110)의 외주면으로부터 내측 방향으로 안내홈(113)이 형성된다. 그리고 상기 안내홈(113)은 상기 관체(110)의 둘레 방향을 따라 형성된다. 상기 관체(110)에는 상기 안내홈(113)에 교차하며, 상기 안내홈(113)부터 상기 관체(110)의 내주면으로 관통되는 유입홀(115)이 형성된다. 상기 연결관(100)을 통해 상기 하우징(10)으로 유입되는 해수의 일부는 상기 유입홀(115)과 상기 안내홈(113) 방향으로 유입될 수 있다. 이와 같은 상기 유입홀(115)은 상기 관체(110)의 둘레 방향을 따라 상호 이격되어 복수 개 형성하여, 상기 안내홈(113)으로 많은 양의 해수가 유입되도록 한다.

상기 안내홈(113)에는 실링부재(150)가 끼워진다. 상기 실링부재(150)는 EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer) 합성고무로 이루어진다. 상기 실링부재(150)는 상기 안내홈(113)이 상기 관체(110)의 둘레 방향을 따라 형성되듯이, 상기 안내홈(113)도 상기 관체(110)의 둘레 방향을 따라 상기 관체(110)의 외측면을 둘러싸도록 상기 안내홈(113)에 끼워진다. 상기 실링부재(150)는 어느 한 면으로부터 내측 방향으로 소정의 깊이만큼 홈(151)이 형성되는데, 특히 상기 홈(151)은 상기 실링부재(150)가 상기 안내홈(113)에 끼워졌을 때, 상기 홈(151)이 상기 안내홈(113)의 내측면을 향하는 방향이 되도록 형성된다.

상기 실링부재(150)가 상기 안내홈(113)에 끼워질 때는, 상기 홈(151)이 상기 안내홈(113)을 향하도록 끼워진다. 따라서 상기 연결관(100)을 통해 상기 하우징(10)으로 해수가 유입될 때, 유입되는 해수의 일부가 상기 유입홀(115)을 통해 상기 실링부재(150)의 홈(151)으로 유입된다. 이때, 해수는 일정량 유입되고 멈추는 것이 아니라 지속적으로 유입되는 것이기 때문에 상기 홈(151)에는 유입된 해수에 의해 도 3에 도시된 점선 형태의 화살표와 같이 수압이 작용 된다. 상기 실링부재(150)에 수압이 작용되면, 상기 실링부재(150)는 수압의 힘에 의해 상기 하우징(10)의 외벽(11)에 밀착하게 된다.

상기 연결관(100)의 상기 관체(110)는 상기 관통홀(13)에 정합하게 제작하는 것이 바람직하나, 상기 연결관(100)이나 상기 하우징(10)은 사람의 손을 거쳐 제작되는 것이기 때문에 매우 작은 값이라도 오차가 발생할 수 있다. 그렇기 때문에 상기 하우징(10)에 상기 연결관(100)의 관체(110)가 결합되었다 하더라도 이와 같은 미세한 오차로 인해 상기 하우징(10)과 상기 연결관(100) 사이에 틈이 발생되어 상기 하우징(10)의 관통홀(13)과 상기 연결관(110)의 관체(110) 사이의 틈으로 해수가 유입될 수 있다.

종래에는 하우징과 연결관 사이의 실링을 위해 오링(O-ring)을 사용하였다. 그래서 하우징과 연결관을 제작할 때 각각 하우징의 관통홀과 연결관의 외주면이 (+) 공차를 갖도록 설계하여 제작하였다. 이와 같이 제작된 하우징과 연결관은 각각 (+) 공차를 갖고 제작되었기 때문에 연결관을 하우징의 관통홀에 삽입하기가 어려웠다. 만약 하우징과 연결관이 (+) 공차를 갖지 않고 (-) 공차를 갖도록 설계되면, 하우징의 관통홀에 연결관을 삽입하기가 쉽지만 오링은 밀착력이 크지 않아 실링이 완벽히 되지 않는 문제점이 있었다.

그러나 본 발명에서는 상기 하우징(10)의 관통홀(13)과 상기 연결관(100)이 각각 (-) 공차차를 갖도록 설계하여도 무방하며, 특히 (-) 공차를 갖게 되면 상기 하우징(10)의 관통홀(13)에 상기 연결관(100)을 삽입하거나 이탈하기가 유리해진다. 그리고 상기 실링부재(150)의 접촉 면적이 넓기 때문에 상기 실링부재(150)가 쉽게 이탈하지 않고 실링력이 향상된다.

상기 실링부재(150)를 상기 안내홈(113)에 끼우면, 상기 연결관(100)에서 상기 하우징(10)으로 유입되는 해수의 일부가 상기 유입홀(115)를 통해 상기 실링부재(150)의 홈(151)으로 유입되어 수압이 작용하기 때문에 상기 실링부재(150)가 상기 하우징(10)의 외벽(10)에 밀착하게 된다. 특히, 도 3에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 상기 실링부재(150)는 상기 하우징(10)에 밀착하는 접촉면이 종래의 오링에 비해 월등히 넓기 때문에 상기 실링부재(150)의 밀착력이 더욱 향상된다.

또한, 오히려 상기 실링부재(150)가 해수가 더 유입되는 것을 차단할 수 있으며, 상기 실링부재(150)의 외주면이 평탄하게 형성되기 때문에 응력이 분산되어 상기 하우징(10)의 외벽에 결을 따라 크랙이 발생하거나 상기 하우징(10)이 파손되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 도 3을 참조하면, 상기 연결관(100)은 와셔(120)와, 지지부재(130), 체결부재(140)를 더 포함할 수 있다. 상기 와셔(120)와, 상기 지지부재(130) 및 상기 체결부재(140)는 상기 연결관(100)의 기울어짐을 방지하기 위해 구비되는 것이다. 이는 이미 공지된 기술(공개번호 10-2011-0103797)과 동일하므로 이에 대한 설명은 간략하게 하기로 한다.

상기 관체(110)는 상기 관통홀(13)에 삽입 시 상기 하우징(10)의 외측으로 노출되는 상부에도 상기 관체(110)의 둘레 방향을 따라 제2안내홈(117)이 형성된다. 상기 제2안내홈(117)에는 지지부재(130)가 끼워진다. 와셔(120)는 상기 관체(110)의 외주면에 끼워지는 동시에 상기 하우징(10)의 외벽에 맞닿게 된다. 이때, 상기 와셔(120)와 상기 지지부재(130)는 도면에 도시된 바와 같이 상호 이격된다.

체결부재(140)는 상기 지지부재(130)에 관통 삽입되어 체결되는데, 상기 체결부재(140)의 단부는 상기 와셔(120)의 상부를 가압한다. 이와 같이 상기 와셔(120)와 상기 지지부재(130)가 상기 체결부재(140)에 의해 체결 및 가압됨으로써, 상기 관체(110)의 외주면을 지지하여 상기 관체(110)의 기울어짐을 방지한다.

즉, 첫번째로 상기 관체(110)에 끼워진 와셔(120)가 상기 하우징(10)의 상부 외벽의 외면에 맞닿으면서 상기 관체(110)의 삽입 위치를 지지할 수 있고, 또한 두 번째로는 상기 안내홈(111)에 끼워진 지지부재(130)가 상기 와셔(120)의 상면을 가압함에 따라 상기 관체(110)의 기울어짐을 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 따르면, 상기 관체(110)에 대해 상기 하우징(10)의 하중 등의 외력이 작용하더라도 상기 관체(110)가 기울어지거나 비틀림되는 등의 변형을 방지할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 사이드 포트 타입 멤브레인 하우징용 연결관을 사용하면, 연결관에 끼워지는 실링부재의 면적이 종래에 사용되던 오링보다 넓기 때문에 하우징의 외벽으로의 밀착력이 향상되고, 연결관의 관체로부터 실링부재가 쉽게 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 실링부재에 홈이 형성되고 관체에도 유입홀이 형성되어 있어 해수의 일부가 실링부재의 홈으로 유입되어 수압이 작용함으로써, 실링부재의 밀착력은 더욱 향상된다. 실링부재의 밀착력이 향상되기 때문에 하우징과 연결관 사이의 틈으로 유입되는 해수가 하우징 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있으며, 하우징의 외벽에 수압이 작용하지 않기 때문에 하우징의 외벽에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 하우징이 파손되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 하우징 11: 외벽
13: 관통홀 100: 연결관
110: 관체 111: 플랜지
113: 안내홈 115: 유입홀
150: 실링부재 151: 홈

Claims

상하 방향으로 배열되는 사이드 포트 타입의 멤브레인 하우징들 사이에 수직 방향으로 삽입 연결되는 연결관에 있어서,
상기 하우징의 외벽에 형성된 관통홀 내에 상기 하우징의 내부로부터 관통되어 삽입되고, 상기 관통홀과 접하는 외주면에 둘레 방향을 따라 안내홈이 형성되며, 내부와 상기 안내홈이 연통되는 유입홀이 관통 형성된 관체; 및
상기 관체의 외측면을 둘러싸도록 상기 안내홈에 끼워지며, 상기 관체를 흐르는 물의 일부가 상기 유입홀을 통해 전달되면 상기 물에 의한 수압으로 인해 상기 관통홀의 내벽에 밀착되는 실링부재를 포함하는 사이드 포트 타입 멤브레인 하우징용 연결관.
청구항 1에 있어서,
상기 실링부재는,
상기 유입홀을 대향하는 내면에 홈이 형성되고,
상기 홈은 상기 내면을 따라 연장되는 사이드 포트 타입 멤브레인 하우징용 연결관.
청구항 2에 있어서,
상기 실링부재는 EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer) 합성고무로 이루어지는 것인 사이드 포트 타입 멤브레인 하우징용 연결관.
청구항 1에 있어서,
상기 유입홀은 상기 관체의 둘레 방향을 따라 상호 이격되어 복수 개 형성되는 사이드 포트 타입 멤브레인 하우징용 연결관.
청구항 1에 있어서,
상기 실링부재는 외주면이 평탄한 구조를 갖는 사이드 포트 타입 멤브레인 하우징용 연결관.
청구항 1에 있어서,
상기 하우징은 유리섬유 복합관 구조를 가지며,
상기 하우징의 외벽은 수직 방향으로 적층된 GRP, GRE 또는 GRV 구조를 갖는 사이드 포트 타입 멤브레인 하우징용 연결관.
청구항 1에 있어서,
상기 관체는, 상기 관통홀에 삽입되는 단부에 상기 관체의 둘레 방향을 따라 연장된 플랜지가 형성되며,
상기 외벽에는 상기 하우징과 접하는 측에 상기 관통홀의 둘레 방향을 따라 단차부가 형성되고,
상기 플랜지는 상기 관체가 상기 관통홀에 삽입될 때, 상기 단차부에 정합되는 사이드 포트 타입 멤브레인 하우징용 연결관.
청구항 1에 있어서,
상기 연결관은 강철 또는 스레인레스 스틸인 것인 사이드 포트 타입 멤브레인 하우징용 연결관.