KR101339856B1

KR101339856B1 - 신축이음관 제조방법

Info

Publication number: KR101339856B1
Application number: KR1020130051200A
Authority: KR
Inventors: 오화진
Original assignee: 오화진
Priority date: 2013-05-07
Filing date: 2013-05-07
Publication date: 2013-12-10

Abstract

본 발명은 신축이음관 및 그를 제조하기 위한 제조방법에 관한 것이다. 이중 신축이음관은, 양단에 형성된 플랜지결합부(10)(10')와, 플랜지결합부(10)(10') 사이에 형성된 볼록한 신축부(20)를 포함하고, 신축부(20)는, 유체와 접촉되는 내주면에 위치되는 제1내열고무층(21)과; 제1내열고무층(21)의 외주면에 적층되는 보강층(22)과; 보강층(22)의 외주면에 적층되는 제2내열고무층(23)과; 제2내열고무층(23)의 외주면에 적층되는 단열층(24)과; 단열층(24)의 외주면에 적층되는 제3내열고무층(25);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

신축이음관 제조방법{Method for manufacturing expansion joint}

본 발명은 배관과 다른 배관을 연결하는 신축이음관 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 화재시 고열에도 쉽게 파손되지 않음과 동시에 충분한 내구성을 가지며, 고압의 유체를 흐르게 할 수 있는 신축이음관 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 신축이음관이란 배관과 다른 배관을 연결함과 동시에, 배관으로 전달되는 진동이나 충격을 흡수하는 장치이다. 이러한 신축이음관은 배관과 연결되는 한쌍의 플랜지와, 양 플랜지 사이에 형성된 고무재질로 된 신축부를 가짐으로써, 양 배관사이에서 약간의 신축이 가능하여 배관으로 전달되는 충격을 흡수할 수 있다.

그런데 이러한 신축이음관은 화재가 발생할 경우, 고열에 의하여 신축부가 쉽게 손상되고 또한 유독가스가 발생되어 많은 인명피해를 발생할 수 있다.

또한, 신축부가 고무재질로 되어 있어, 배관에 고압의 유체가 흐를 경우 신축부가 파손될 수 있다. 따라서 고무재질로 된 신축이음관은 저압의 유체가 흐르는 배관에만 한정되어 사용되었다라는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하고자 하는 종래의 신축이음관이 특허등록번호 10-1206334호에 개시되어 있다. 종래의 신축이음관은, 합성수지판 내부에 다수개의 금속재질의 와이어를 꼬아서 만든 금속선재를 삽입하여 압출성형하는 와이어코드지를 성형하고, 이러한 와이어코드지를 프레스로 가압하여 신축이음관 형상으로 제작함으로써 제조된다. 이러한 신축이음관의 경우, 와이어코드지는 충분한 내구성을 가짐으로서 고압의 유체를 흐르게 할 수 있었다.

그런데 상기한 종래의 신축이음관의 경우, 고압의 유체에도 내구성을 어느정도 유지할 수 있었으나, 화재시 합성수지판이 고열에 쉽게 파손되었다. 특히 종래의 신축이음관은 프레스 성형에 성형에 의하여 제조되므로, 대형으로 만들기가 어려웠다라는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 충분한 내열성을 가짐으로써 화재시에 파손되는 것을 방지할 수 있고, 고압의 유체가 흐를 수 있도록 충분한 내구성을 가지는 신축이음관 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 다양한 크기로 제조할 수 있는 신축이음관 제조방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 신축이음관 제조방법은, 관형틀(30)의 외주면에 제1내열고무밴드(21')를 사선 방향으로 여러번 감아서 제1내열고무층(21)을 형성하는 단계(S1); 상기 제1내열고무층(21)의 외주면에 보강밴드(22')을 사선 방향으로 여러번 감아서 보강층(22)을 형성하는 단계(S2); 상기 보강층(22)의 외주면에 제2내열고무밴드를 사선 방향으로 여러번 감아서 제2내열고무층(23)을 형성하는 단계(S3); 상기 제2내열고무층(23)의 외주면에 단열시트(24')을 여러번 감아서 단열층(24)을 형성하는 단계(S4); 상기 단열층(24)의 외주면에 제3내열고무밴드를 사선 방향으로 여러번 감아서 제3내열고무층(25)을 형성하는 단계(S5); 상기 제1내열고무층(21), 보강층(22), 제2내열고무층(23), 단열층(24) 및 제3내열고무층(25)이 순차적으로 적층된 적층구조체(20')를 가마에서 찌는 단계(S7); 및 상기 적층구조체(20')를 상온에서 냉각시키고, 상기 관형틀(30)을 철거하는 단계(S8);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

본 발명에 있어서, 상기 제3내열고무층(25)의 양단에 결합부보강밴드(11) 및 결합부내열고무밴드(12)를 순차적으로 감는 단계(S6)를 더 포함한다.

본 발명에 있어서, 제5항에 있어서, 상기 단계(S7)에 있어서, 상기 가마의 온도는 150℃~300℃ 범위 및 2~6 시간 범위에서 수행된다.

본 발명에 있어서, 상기 관형틀(30)은, 중앙이 볼록한 관형태를 가지는 다수개의 틀부재와, 조립된 상기 틀부재의 양측에 끼어지는 링브라켓과, 조립된 상기 틀부재의 내주면 각각을 지지하는 지지날개가 형성된 날개단과, 상기 날개단의 중앙을 지지하는 축부을 가진다.

본 발명의 제조방법에 의하여 제조된 신축이음관은, 충분한 내열성을 가짐으로써 화재시 파손되는 것을 방지할 수 있고, 충분한 내구성을 가짐으로써 고압의 유체가 흐르게 할 수 있다.

또한 관형틀에 밴드형태의 내열고무밴드, 보강밴드 및 단열시트를 감은 후 가마에 쪄서 제조하므로, 관통틀의 크기에 따라 다양한 크기의 신축이음관을 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 신축이음관의 단면도,
도 2는 도 1의 신축이음관을 제조하기 위하여 사용되는 관형틀의 사시도,
도 3 내지 도 7은 도 3의 관형틀을 이용하여 도 1의 신축이음관을 제조하는 단계를 설명하기 위한 도면,

이하, 본 발명에 따른 신축이음관 제조방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 신축이음관의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 신축이음관은, 플랜지(F1)(F2)가 결합되는 것으로서 양단에 형성된 플랜지결합부(10)(10')와, 플랜지결합부(10)(10') 사이에 형성된 볼록한 신축부(20)를 포함한다. 이러한 신축관에는 고압의 가스나 물, 기름과 같은 유체가 흐른다.

신축부(20)는, 유체와 접촉되는 내주면에 위치되는 제1내열고무층(21)과; 제1내열고무층(21)의 외주면에 적층되는 보강층(22)과; 보강층(22)의 외주면에 적층되는 제2내열고무층(23)과; 제2내열고무층(23)의 외주면에 적층되는 단열층(24)과; 단열층(24)의 외주면에 적층되는 제3내열고무층(25);을 포함한다.

제1내열고무층(21)은 바이톤, EPDM, MBR, 실리콘고무, 테프론 고무로 이루어진 군들중 어느 하나로 제조된다.

바이톤은, 불소가 함유된 고무층으로서, 250℃ 정도의 내열성 및 - 10℃ 의 내한성을 가지고 있다. EDPM은 Ethylene, Propylene, Non-conjugated Diene으로 이루어진 합성고무로 200℃ 정도의 내열성 및 - 15℃ 의 내한성을 가진다. MBR은 내열온도가 120℃ 정도이고 - 30℃ 의 내한성을 가진다. 실리콘고무는, 250℃ 정도의 내열성 및 - 90℃ 의 내한성을 가진다. 테프론고무는 200℃ 정도의 내열성 및 - 60℃ 의 내한성을 가진다. 이때 제1내열고무층(21)에 난연제를 첨가할 경우, 화재시 유독가스의 발생을 방지할 수 있다.

보강층(22)은 제1내열고무층(21)의 외주면에 적층되어 본원의 신축이음관의 내압성 및 내구성을 향상시킨다. 이러한 보강층(22)은 나일론이나 폴리머섬유, 고신축 탄성사등이 직조되어 구현된 직물형태를 가지며, 본 실시예에서는 타이어 코드지라는 상표명으로 판매되는 것을 사용한다. 이러한 보강층(22)은 내압성 및 내구성이 뛰어나지만, 열에 약한 성질을 가진다.

제2내열고무층(23)은 제1내열고무층(21)과 동일 재질로서, 보강층(22)의 외주면에 적층되어 후술할 단열층(24)의 적층을 가능하게 한다.

단열층(24)은 제2내열고무층(23)의 외주면에 적층되며, 후술할 제3내열고무층(25)을 통하여 전달되는 고열이 제2내열고무층(23)을 거쳐 보강층(22)으로 전도되는 것을 방지한다. 이러한 단열층(24)은 내열성이 우수하고 열전도율이 낮아야 하며, 이를 위하여 1000℃ 이상에도 견딜 수 있는 내열성을 가지며, 수많은 기공이 형성되어 열전도율이 낮고 유연성을 가지는 세라믹솜, 미네랄솜, 실리카직물로 이루어진 군들중에서 선택된 어느 하나 이상으로 된다. 본 실시예에서 단열층(24)은 세라믹솜에 실리카직물이 적층된 형태인 것으로 사용된다.

한편 단열층(24)은 솜이나 직물 형태로 되어 있기 때문에, 직물형태의 보강층(22)과 일체화되게 결합되지 못한다. 따라서 보강층(22)과 단열층(24)을 일체로 결합시키기 위하여, 보강층(22)과 단열층(24) 사이에 제2내열고무층(23)을 게재시키는 것이다. 제2내열고무층(23)은 고온상태에서 고무성분이 용융되면서 보강층(22)과 단열층(24)의 표면으로 침투되고, 이후 굳게 되면 보강층(22)과 단열층(24)을 상호 결합시킨다. 즉 제2내열고무층(23)은 보강층(22)과 단열층(24)이 상호 결합될 수 있도록 매개체 역할을 하는 것이다.

제3내열고무층(25)은 제1,2내열고무층(21)(23)과 동일 재질로서, 단열층(24)의 외주면에 적층된다. 이러한 제3내열고무층(25)은 신축이음관의 제품성을 향상시키고, 고온에서 고무성분이 일부 용융되어 단열층(24)에 침투되어 그 단열층(24)과 결합된다.

플랜지결합부(10)(10')는 신축부(20)의 양단의 직경보다 크게 형성되어 있으며, 이에 따라 플랜지(F1)(F2)가 결합될 때 분리되지 않는다. 이러한 플랜지결합부(10)(10')는, 제3내열고무층(25)의 외주면에 형성된 결합부보강밴드(11) 및 결합부보강밴드(11)의 외주면에 적층되는 결합부내열고무밴드(12)로 구성된다.

다음, 상기와 같은 신축이음관을 제조하기 위한 제조방법을 설명한다.

도 2는 도 1의 신축이음관을 제조하기 위하여 사용되는 관형틀의 사시도이고, 도 3 내지 도 7은 도 3의 관형틀을 이용하여 도 1의 신축이음관을 제조하는 단계를 설명하기 위한 도면이다. 이때 도 1에서와 동일한 참조부호는 동일 기능을 하는 동일 부재이다.

본 발명에 따른 신축이음관을 제조하기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이 조립되었을 때 특정 형태를 가지며, 조각으로 분리되는 관형틀(30)을 준비한다. 이러한 관형틀(30)은 제조되는 신축이음관의 크기나 형태에 따라 다양하게 구현될 수 있는데, 본 실시예에서는 조립되었을 때 중앙이 볼록한 관형태를 가지는 다수개의 틀부재(31)(32)(33)(34)와, 조립된 틀부재(31)(32)(33)(34)의 양측에 끼어지는 링브라켓(35)(36)과, 조립된 틀부재(31)(32)(33)(34)의 내주면 각각을 지지하는 지지날개(37a)(37b)(37c)(37d)가 형성된 날개단(37)과, 날개단(37)의 중앙을 지지하는 축부(38)를 가진다.

상기한 관형틀(30)을 이용하여 본 발명의 신축이음관을 제조하기 위하여, 먼저 도 3에 도시된 바와 같이, 외부의 지지대(미도시)에 견고하게 지지되는 관형틀(30)의 외주면에 제1내열고무밴드(21')를 사선 방향으로 여러번 감아서 제1내열고무층(21)을 형성하는 단계(S1)를 수행한다. 이때 제1내열고무밴드(21')의 폭 및 두께는 제조하고자 하는 신축이음관의 크기에 따라 달라지는데, 두께는 2~5mm 정도의 것을 사용한다.

상기한 제1내열고무밴드(21')를 잡아당기면서 관형틀(P)을 서서히 회전시키면, 제1내열고무밴드(21')는 관형틀(30)의 외주면에 팽팽하게 감겨지고, 이후 단부는 접착제를 이용하여 접착한다. 이때 제1내열고무층(21)의 두께는 제1내열고무밴드(21')을 감은 횟수에 비례하며, 신축이음관의 사양이나 크기, 또는 유체의 압력에 따라 적절히 사용한다.

다음, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1내열고무층(21)의 외주면에 보강밴드(22')을 사선 방향으로 여러번 감아서 보강층(22)을 형성하는 단계(S2)를 수행한다. 이때 보강밴드(22')의 폭 및 두께는 제조하고자 하는 신축이음관의 크기에 따라 달라지며, 제1내열고무밴드(21')를 감는 방법과 유사하게 감는다.

다음, 도 3에 도시된 방법과 유사하게, 보강층(22)의 외주면에 제2내열고무밴드를 사선 방향으로 여러번 감아서 제2내열고무층(23)을 형성하는 단계(S3)를 수행하며, 이때 제2내열고무밴드의 폭 및 두께는 제조하고자 하는 신축이음관의 크기에 따라 달라진다.

다음, 도 5 에 도시된 방법과 유사하게, 제2내열고무층(23)의 외주면에 단열시트(24')을 여러번 감아서 단열층(24)을 형성하는 단계(S4)를 수행한다. 이때 단열시트(24')는 세라믹솜, 미네랄솜, 실리카직물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상으로 되며, 본 실시예에서는 세라믹솜에 실리카직물이 적층된 형태인 것으로 사용된다.

다음, 도 3에 도시된 방법과 유사하게, 단열층(24)의 외주면에 제3내열고무밴드를 사선 방향으로 여러번 감아서 제3내열고무층(35)을 형성하는 단계(S5)를 수행한다.

이러한 일련의 단계(S1)~(S5)을 수행함으로써, 관형틀(30)에 외주면에 제1내열고무층(21), 보강층(22), 제2내열고무층(23), 단열층(24), 제3내열고무층(25)이 순차적으로 적층되는 것이다.

다음, 도 6에 도시된 바와 같이, 제3내열고무층(25)의 양단에 결합부보강밴드(11) 및 결합부내열고무밴드(12)를 순차적으로 감는 단계(S6)를 수행한다.

이때 결합부보강밴드(11)는 나일론이나 폴리머섬유, 고신축 탄성사등이 직조되어 구현된 직물형태를 가지며, 본 실시예에서는 타이어 코드지라는 상표명으로 판매되는 것을 사용한다. 또한 결합부내열고무밴드(12)는 제1,3,5내열고무층(21)23)(25)과 동일 재질이다.

상기 단계(S6)에 있어, 결합부보강밴드(11)를 제3내열고무층(25)의 외주면에 먼저 감고, 이후 결합부내열고무밴드(12)를 결합부보강밴드(11)의 외주면에 순차적으로 감아야 한다. 결합부보강밴드(11)는 열에 약하기 때문에 고열에 노출시 파손되기 때문에, 제3내열고무층(25)과 결합부내열고무밴드(12) 사이에 위치되어야 한다.

다음, 결합부보강밴드(11) 및 결합부내열고무벤드(12)가 감겨진 적층구조체(20')를 고온의 가마에서 찌는 단계(S7)를 수행한다. 단계(S7)에 의하여, 제1,2,3내열고무층(21)(23)(25)을 구성하는 고무성분이 용융되어 보강층(22) 및 단열층(24)에 침투되고, 이에 따라 제1내열고무층(21), 보강층(22), 제2내열고무층(23), 단열층(24) 및 제3내열고무층(25)이 상호 결합된 적층구조체(20')가 완성된다. 또한 결합부내열고무밴드(12)를 구성하는 고무성분이 용융되어 결합부보강밴드(11)에 침투되고, 제3내열고무층(25)을 구성하는 고무성분이 결합부보강밴드(11)에 침투됨으로서, 제3내열고무층(25)에 상호 결합되는 플랜지결합부(10)(10')가 완성된다.

이때 단계(S7)에 있어서, 가마의 온도는 150℃~300℃ 범위를 유지하고, 가열시간은 2~6 시간 범위를 유지하게 한다. 만약 상기한 범위 이하일 경우, 제1,2,3내열고무층(21)(23)(25)을 구성하는 고무성분이 용융되지 않아 보강층(22) 및 단열층(24)으로 침투되지 못한다. 그리고 상기한 범위 이상일 경우 보강층(22)이 타게 된다.

다음, 플랜지결합부(10)(10')가 형성된 적층구조체(20')를 상온에서 냉각시키고, 이후 도 7에 도시된 바와 같이 냉각된 관형틀(30)을 철거하는 단계(S8)를 수행함으로써 본 발명에 따른 신축이음관을 완성한다.

상기한 관형틀(30)은, 축부(38)를 잡아당겨 틀부재(31)(32)(33)(34)를 지지하는 날개단(37)을 제거하고, 이후 틀부재(31)(32)(33)(34)를 신축이음관으로부터 분리시켜 제거하는 것이다.

그리고 플랜지결합부(10)(10')의 양단을 커터로 깨끗하게 마감하는 단계(S9)를 수행한다.

상기한 일련의 단계에 의하여 제조되는 신축이음관은, 화재시 고열이 발생하더라도 신축이음관이 파손되지 않음과 동시에 내구성을 유지할 수 있고, 이에 따라 고압의 유체가 흐르게 할 수 있다.

또한 관형틀(30)에 밴드형태의 제1,3,5내열고무밴드, 보강밴드 및 단열시트를 감은 후 가마에 쪄서 제조하므로, 관통틀(30)의 크기에 따라 다양한 크기의 신축이음관을 제조할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

10, 10' ... 플랜지결합부 11 ... 결합부보강밴드
12 ... 결합부내열고무밴드 20 ... 신축부
21 ... 제1내열고무층 22 ... 보강층
23 ... 제2내열고무층 24 ... 단열층
25 ... 제3내열고무층 30 ... 관형틀
31, 32, 33, 34 ... 틀부재 35, 36 ... 링브라켓
37 ... 날개단 38 ... 축부

Claims

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관형틀(30)의 외주면에 제1내열고무밴드(21')를 사선 방향으로 여러번 감아서 제1내열고무층(21)을 형성하는 단계(S1);
상기 제1내열고무층(21)의 외주면에 보강밴드(22')을 사선 방향으로 여러번 감아서 보강층(22)을 형성하는 단계(S2);
상기 보강층(22)의 외주면에 제2내열고무밴드를 사선 방향으로 여러번 감아서 제2내열고무층(23)을 형성하는 단계(S3);
상기 제2내열고무층(23)의 외주면에 단열시트(24')을 여러번 감아서 단열층(24)을 형성하는 단계(S4);
상기 단열층(24)의 외주면에 제3내열고무밴드를 사선 방향으로 여러번 감아서 제3내열고무층(25)을 형성하는 단계(S5);
상기 제1내열고무층(21), 보강층(22), 제2내열고무층(23), 단열층(24) 및 제3내열고무층(25)이 순차적으로 적층된 적층구조체(20')를 가마에서 찌는 단계(S7); 및
상기 적층구조체(20')를 상온에서 냉각시키고, 상기 관형틀(30)을 철거하는 단계(S8);를 포함하는 것을 특징으로 하는 신축이음관 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 제3내열고무층(25)의 양단에 결합부보강밴드(11) 및 결합부내열고무밴드(12)를 순차적으로 감는 단계(S6)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신축이음관 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 단계(S7)에 있어서,
상기 가마의 온도는 150℃~300℃ 범위 및 2~6 시간 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 신축이음관 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 관형틀(30)은,
중앙이 볼록한 관형태를 가지는 다수개의 틀부재와, 조립된 상기 틀부재의 양측에 끼어지는 링브라켓과, 조립된 상기 틀부재의 내주면 각각을 지지하는 지지날개가 형성된 날개단과, 상기 날개단의 중앙을 지지하는 축부을 가지는 것을 특징으로 하는 신축이음관 제조방법.