KR101342209B1 - 이중 열차단 신축조인트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이중 열차단 신축조인트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 단열이중관의 열변형을 흡수, 완충하기 위해 접속되는 신축조인트에 있어 내부관 내부로 유동되는 유체의 열기가 외부관으로 전달되지 않도록 함으로써 열손실을 방지하여 열효율을 향상시킬 수 있고, 내구성과 안전성을 향상시킬 수 있는 이중 열차단 신축조인트에 관한 것이다.
본 발명에 따른 이중 열차단 신축조인트는 이중 열차단 신축조인트에 있어서, 내부관, 이 내부관의 일단부 또는 양단부에 설치되고 패킹의 삽입을 위한 패킹홈이 형성되는 패킹하우징, 상기 패킹하우징에 형성되는 패킹실린더, 상기 내부관의 일단부 또는 양단부에 내부로 슬라이딩 가능하게 삽입되는 신축관, 상기 내부관의 외부에 배치되는 외부관, 상기 외부관에 설치되고 상기 신축관에 밀착되는 밀폐용 패킹이 구비된 신축관지지대, 상기 신축관의 외부에 배치되고 상기 신축관지지대에 연결되는 신축관보호용 슬리브를 포함하고, 상기 신축관보호용 슬리브와 상기 패킹하우징은 열전달이 이루어지지 않도록 서로 분리되어 이격, 배치되고, 상기 신축관보호용 슬리브와 상기 패킹하우징을 서로 결속시키기 위해 대응되게 배치되는 결속수단; 및 상기 결속수단에 의해 결속된 상태에서 상기 신축관보호용 슬리브와 상기 패킹하우징 상호간에 열기의 전달을 차단하도록 상기 결속수단에 배치되는 단열부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하면, 신축관보호용 슬리브와 패킹하우징은 서로 분리 구성된 후 단열부재에 의해 열전도가 차단되게 결속수단에 의해 결속되어 있으므로 외부관으로의 열전달을 차단할 수 있다. 이로 인해, 신축조인트 부위의 열손실로 인한 막대한 에너지의 낭비를 방지할 수 있어서 열효율이 향상되고 에너지 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 내부관의 열기가 외부관으로 전달되지 않고 이로 인해 단열층 내부, 외부관 표면, 신축관보호용 슬리브 등의 부위에 응축수가 생성되지 않아 부식이 발생되지 않으므로 내구성을 향상시킬 수 있고, 연결부위나 각종 패킹 부위로 응축수가 유입되지 않아 패킹의 슬립, 비정상 마모, 부식 등이 초래되지 않으므로 스팀의 유출과 같은 심각한 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

이중 열차단 신축조인트{HEAT BLOCKING EXPANSION JOINT}

본 발명은 이중 열차단 신축조인트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 단열이중관의 열변형을 흡수, 완충하기 위해 접속되는 신축조인트에 있어 내부관 내부로 유동되는 유체의 열기가 외부관으로 전달되지 않도록 함으로써 열손실을 방지하여 열효율을 향상시킬 수 있고, 내구성과 안전성을 향상시킬 수 있는 이중 열차단 신축조인트에 관한 것이다.

일반적으로, 열병합발전소, 에너지통합관리시설 등의 시설로부터 생산된 온수나 스팀은 배관을 통해 사용처로 공급되도록 되어 있다.

그리고, 고온의 유체가 이송되는 배관은 이송 중의 에너지 손실을 최소화하기 위해 단열이중관을 통해 공급되도록 되어 있고, 이 단열이중관은 유체가 유동되는 내관과, 이 내관의 외부에 이격 배치되는 외관으로 구성된다.

또한, 단열이중관은 지중 혹은 교각 등을 따라 시공된 경우 고온의 열기에 의한 팽창과 지반의 침하 등에 의해 변형력을 받게 되므로 이를 흡수, 완화하기 위해 신축조인트가 관경 등의 여러 조건에 따라 일정한 거리를 두고 설치되어 있다.

신축조인트는 대한민국 등록특허 등록번호 제10-0493391호에 나타난 바와 같은 단열 이중관의 신축이음장치, 대한민국 등록특허 등록번호 제10-0841563호에 나타난 바와 같은 매립형 단열이중관의 신축 조인트장치, 등 다양한 종류가 개발되어 사용되고 있다.

예컨대, 등록특허 제10-0493391호에 나타난 신축조인트는 도1에 도시된 바와 같이 외관(100); 상기 외관(100)과의 사이에 단열재 충진공간(a)을 형성하여 소정 압력의 진공이 가해진 내관(110); 상기 내관(110)과의 사이에 외측으로 독립 공간(b)을 형성하도록 상기 내관(110) 내측에서 신축작동하도록 설치되는 신축이음관(140); 상기 신축이음관(140)에 일단면(151)이 연결되어 상기 신축이음관(140)의 신축작동시 발생되는 누설유체가 모이는 공간(b)을 형성한 벨로우즈관(150); 상기 벨로우즈관(150)의 신축이동시 발생되는 누설 유체가 모이는 독립 공간(b)을 밀폐/차단하기 위하여 상기 내관(110)에 설치되는 패킹실린더(142)가 구비되어 있다. 그리고, 상기 독립 공간(b)의 누설 유체를 확인하기 위하여 상기 내관(110)에 설치되어 외관(100)측으로 수직 설치되는 유체누설 확인구(160); 상기 패킹실린더(142)에 파우더 패킹을 투입하도록 상기 외관(100)측에 캡(104)을 통하여 개폐/설치되는 투입구(102); 및 상기 내관(110)과 외관(100)의 간격을 유지하기 위하여 외관(100)과 내관(110)에 각각 제1,제2플레이트(132)(134)를 형성한 뒤 열전달차단용 가스켓을 개재한 상태로 체결됨과 아울러 단열 공간(a)상에 설치되는 누수감지선(170)을 지지하는 앵커구조(130)를 포함하여 구성된다.

전술한 종래 신축조인트는 신축이음관(140)의 신축작동시 누설되는 유체가 모이는 누설유체공간(151a)을 형성하기 위해 내관(110)과 신축이음관(140) 사이에 벨로우즈관(150)이 설치되는데, 이 벨로우즈관(150)은 주로 카본재로 이루어져 있으므로 스테인레스 재질로 된 내관(110)과 신축이음관(140) 사이가 용접될 경우 이형재질 간의 용접으로 인해 용접성이 떨어지고 용접부도 쉽게 부식됨에 따라 내구성이 현저히 저하되는 문제점이 있었다.

그리고, 상기 벨로우즈관(150)의 용접부가 부식될 경우 부식된 용접부 사이의 틈새를 통해 단열재(120)가 충전된 진공보온공간으로 누설됨에 따라 지상에서는 유체의 누설을 전혀 확인할 수 없게 되므로 유체누설에 대한 유지보수가 용이하지 못한 문제점이 있었다.

아울러, 종래의 매립형 단열이중관용 신축조인트는 내관(110)과 신축이음관(140) 사이의 틈새에 패킹물질을 주입하기 위한 패킹실린더(142)가 외관(100)의 내주면에 닿을 정도로 높게 구성되어 있기 때문에 패킹실린더(142)로 접근하기 위한 주입구(102)가 외관(100)의 외측으로 많이 돌출되어 있게 되는데, 이와 같이 패킹실린더(142)로 접근하기 위한 주입구(102)가 외관(100)의 외측으로 많이 돌출되어 있게 되면, 지하에 매립되는 배관의 근접 시공이 불가능하여 지하배관의 시공시 패킹주입작업을 위해 지하에 매립되는 배관과 배관 사이의 간격을 더 넓게 확보해야 하므로 공사비용이 증대되는 문제점이 있었다.

이러한 종래의 매립형 단열이중관용 신축조인트의 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 대한민국 등록특허 등록번호 제10-1161402호로 개시된 바와 같은 매립형 단열이중관용 신축조인트를 개발하게 되었다.

상기한 등록특허 등록번호 제10-1161402호는 도2에 도시된 바와 같이 내부관(2), 내부관(2)의 일단부 또는 양단부에 고정, 설치되고 슬립가이드(4) 및 패킹홈(3a)이 형성되는 패킹하우징(3), 패킹하우징(3)의 외측면둘레에 설치되는 복수개의 패킹실린더(5), 내부관(2)의 내부로 슬라이딩 가능하게 삽입되는 신축관(12), 내부관(2)과 신축관(12)의 외부에 설치되는 외부관(14), 패킹실린더(5)의 외측을 감싸도록 패킹하우징(3)과 외부관(14) 사이에 설치되 실린더보호용 슬리브(15), 신축관(12)을 지지하도록 외부관(14)의 내주면에 고정, 설치되고 밀폐용 패킹(19) 및 패킹가압링(20)을 구비한 신축관지지대(17), 신축관(12)의 외부에 누설유체공간부(23)를 형성하도록 배치되는 신축관보호용 슬리브(22), 누설유체공간부(23)로 누설된 유체를 지상으로 배출하는 누설유체배출관(24)을 포함하여 구성되어 있다.

전술한 등록특허 제10-1161402호로 개시된 신축조인트에 따르면, 신축관의 슬립부위에 유체의 누설이 발생시 누설여부를 신속하게 확인할 수 있게 되므로 유지보수가 용이하게 될 뿐만 아니라 내부관의 내부로 슬라이딩 가능하게 삽입되는 신축관이 항상 수평상태를 유지할 수 있게 되므로 내구성을 향상시킬 수 있지만, 이하와 같은 문제점이 발생되는 단점이 있었다.

전술한 종래 신축조인트는 내부관(2) 내부로 유동되는 스팀과 같은 유체의 열기가 외부관(14)으로 그대로 전달됨에 따라 열손실이 발생되어 스팀의 품질이 저하되는 단점이 있다. 특히, 스팀을 공급하는 단열이중관은 통상 수 킬로미터 이상의 긴 길이로 매설되고 수많은 신축조인트에 의해 연결되므로 이러한 신축조인트 부위의 열손실은 에너지의 낭비가 막대하여 열효율을 심각하게 저해하고 있는 실정에 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 전술한 종래 신축조인트는 내부로 스팀과 같은 유체가 유동되는 내부관(2)이 신축관(12)과 패킹하우징(3)을 매개로 접촉되어 있고, 패킹하우징(3)은 신축관보호용 슬리브(22)와 연결되어 있으며, 신축관보호용 슬리브(22)는 신축관지지대(17)을 매개로 외부관(14)과 연결되어 있을 뿐만 아니라 패킹하우징(3)은 실린더보호용 슬리브(15)에 의해 외부관(14)과 연결되어 있기 때문에 내부관(2)의 열기가 외부관(14)으로 그대로 전달되게 된다.

또한, 전술한 종래 신축조인트는 내부관(2)의 열기가 외부관(14)으로 전달되면서 온도차이로 인해 단열재(13) 내부와 외부관(14) 표면 뿐만 아니라 신축관보호용 슬리브(22), 실린더보호용 슬리브(15), 및 신축관지지대(17) 부위에 응축수가 생성되어 부식을 초래하게 되므로 내구성을 저하시키는 문제점이 있다. 특히, 온도차로 발생된 응축수가 연결부위나 각종 패킹(19) 부위로 유입되어 패킹의 슬립, 비정상 마모, 부식 등을 야기시켜 기밀불량을 초래하므로 스팀의 유출과 같은 심각한 안전사고를 발생시키게 된다.

본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 내부관 내부로 유동되는 유체의 열기가 외부관으로 전달되지 않도록 함으로써 열손실을 방지하여 열효율을 향상시킬 수 있고, 내구성과 안전성이 향상되도록 한 이중 열차단 신축조인트를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 이중 열차단 신축조인트는 이중 열차단 신축조인트에 있어서, 내부관, 이 내부관의 일단부 또는 양단부에 설치되고 패킹의 삽입을 위한 패킹홈이 형성되는 패킹하우징, 상기 패킹하우징에 형성되는 패킹실린더, 상기 내부관의 일단부 또는 양단부에 내부로 슬라이딩 가능하게 삽입되는 신축관, 상기 내부관의 외부에 배치되는 외부관, 상기 외부관에 설치되고 상기 신축관에 밀착되는 밀폐용 패킹이 구비된 신축관지지대, 상기 신축관의 외부에 배치되고 상기 신축관지지대에 연결되는 신축관보호용 슬리브를 포함하고, 상기 신축관보호용 슬리브와 상기 패킹하우징은 열전달이 이루어지지 않도록 서로 분리되어 이격, 배치되고, 상기 신축관보호용 슬리브와 상기 패킹하우징을 서로 결속시키기 위해 대응되게 배치되는 결속수단; 및 상기 결속수단에 의해 결속된 상태에서 상기 신축관보호용 슬리브와 상기 패킹하우징 상호간에 열기의 전달을 차단하도록 상기 결속수단에 배치되는 단열부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 결속수단은 상기 패킹하우징과 마주보는 상기 신축관보호용 슬리브의 단부에 형성되는 제1 열차단프랜지, 상기 제1 열차단프랜지와 마주보는 상기 패킹하우징에 대응되게 형성된 제2 열차단프랜지, 및 상기 제1 및 제2 열차단프랜지의 결속을 위해 설치되는 체결부재로 구성되고, 상기 단열부재는 상기 제1 및 제2 열차단프랜지의 사이에 개재될 수 있다.

바람직하게, 상기 제1 및 제2 열차단프랜지는 중공부가 형성된 원형링 형상 몸체에 복수의 관통공이 형성된 구조로 형성되고, 상기 단열부재는 중공부가 형성된 원형링 형상 몸체에 상기 관통공과 연통되는 연통공이 형성된 구조로 형성되며, 상기 체결부재는 상기 관통공 및 상기 연통공에 삽입, 체결되는 고정볼트로 구성되고, 상기 밀폐용 패킹은 열기의 전달을 차단할 수 있도록 단열 특성을 갖는 소재로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 고정볼트는 상기 제1 및 제2 열차단프랜지 상호간에 열전달을 차단할 수 있도록 단열 특성을 갖는 소재로 형성되거나, 상기 고정볼트가 체결되는 상기 제1 및 제2 열차단프랜지와의 결속 부위에 단열 특성을 갖는 소재로 형성된 와셔가 삽입, 설치될 수 있다.

한편, 상기 패킹실린더를 감싸도록 배치되는 실린더보호용 슬리브를 구비하되, 상기 실린더보호용 슬리브는 상부가 상기 외부관에 체결되고, 하부는 상기 패킹하우징에 접촉되지 않도록 자유단으로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 이중 열차단 신축조인트에 의하면, 신축관보호용 슬리브와 패킹하우징은 서로 분리 구성된 후 단열부재에 의해 열전도가 차단되게 결속수단에 의해 결속되어 있으므로 외부관으로의 열전달을 차단할 수 있다. 이로 인해, 신축조인트 부위의 열손실로 인한 막대한 에너지의 낭비를 방지할 수 있어서 열효율이 향상되고 에너지 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에 따른 이중 열차단 신축조인트에 의하면, 내부관의 열기가 외부관으로 전달되지 않고 이로 인해 단열층 내부, 외부관 표면, 신축관보호용 슬리브 등의 부위에 응축수가 생성되지 않아 부식이 발생되지 않으므로 내구성을 향상시킬 수 있고, 연결부위나 각종 패킹 부위로 응축수가 유입되지 않아 패킹의 슬립, 비정상 마모, 부식 등이 초래되지 않으므로 스팀의 유출과 같은 심각한 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

도1 및 도2는 종래 신축조인트를 설명하기 위한 도면,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 열차단 신축조인트의 전체적인 구조를 나타낸 단면도,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 열차단 신축조인트의 요부를 나타낸 확대 단면도,
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 열차단 신축조인트를 설명하기 위한 도3의 B부 확대 단면도,
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 열차단 신축조인트에 적용할 수 있는 결속수단의 다른 형태를 나타낸 단면도,
도7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 열차단 신축조인트의 전체적인 구조를 나타낸 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도3 내지 도7에 의거하여 상세히 설명하고, 도3 내지 도7에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여한다. 한편 각 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 열차단 신축조인트의 전체적인 구조를 나타낸 단면도이고, 도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 열차단 신축조인트의 요부를 나타낸 확대 단면도로서 도3의 A부를 확대하여 도시한 것이다.

도3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 열차단 신축조인트는 내부관(1), 외부관(2), 패킹하우징(3), 패킹실린더(4), 신축관(5), 신축관지지대(6), 및 신축관보호용 슬리브(7)를 구비하되, 내부관(1) 내부로 유동되는 스팀과 같은 유체의 열기가 외부관(2)으로 전달되지 않도록 구성된 점에 특징을 갖는다.

이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 열차단 신축조인트는 신축관보호용 슬리브(7)와 패킹하우징(3)은 서로 분리 구성된 상태에서 별도의 결속수단에 의해 서로 견고하게 접속되면서도 열기가 전달되지 않도록 구성된 것으로 세부 구조에 대해서는 이하에서 구체적으로 설명한다.

내부관(1)은 유체가 유동되는 구성요소로서 외측 단부는 단열이중관(a)의 내관(a1)과 결합되고, 그 내측 단부는 패킹하우징(3)에 결합된다. 그리고, 내부관(1)은 도3에 도시된 바와 같이 신축관(5)이 단일 구조인 단식 조인트일 경우 단열이중관(a)의 내관(a1)에 접속되는 부분의 관경이 레듀싱(감소)되는 형태로 형성되어 있다.

외부관(2)은 내부관(1)의 외면으로부터 이격, 배치되는 중공 파이프 형상의 구성요소로서, 후술되는 실린더보호용 슬리브(8)가 체결되는 슬리브체결공(21)과, 누설유체배출부재(91)이 삽입되는 배출부재설치공(22)이 형성되어 있다. 아울러, 외부관(2)과 내부관(1) 사이에 형성되는 이격공간에는 보온작용을 위해 단열재가 채워져 형성되는 단열층(92)이 구비되어 있다.

도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 열차단 신축조인트를 설명하기 위한 도3의 B부 확대 단면도로서, 이해를 돕기 위해 패킹실린더(4)는 일부만을 단면으로 도시하였다.

도5를 참조하면, 패킹하우징(3)은 내부관(1)과 신축관(5) 사이의 기밀을 유지하기 위해 마련되는 구성요소로서, 내부관(1)의 내측 단부에 용접되어 결합되는 파이프 형상의 하우징몸체(31) 내주면에 기밀을 유지하기 위한 패킹홈(32)이 요입, 형성되어 있다.

패킹홈(32)은 하우징몸체(31)의 내면과 신축관(5)의 외면 사이에 형성되는 틈새를 밀폐시키기 위한 기밀부재가 설치되는 홈으로서, 패킹파우더 등과 같은 패킹물질(93)이 삽입되는 중앙 패킹홈과, 이 중앙 패킹홈의 양쪽으로 링 형상의 패킹(94)이 삽입되는 좌,우 패킹홈으로 구성되어 있다. 여기서 패킹은 내열 특성과 기밀성이 우수한 것으로 알려진 흑연입 테프론 섬유 아라미드 섬유 패킹(GFO and aramid fiber packing), 그라파이트 섬유 패킹(Graphite fiber packing) 등을 적용할 수 있다.

그리고, 하우징몸체(31)의 내주면 양쪽 단부에는 슬립가이드(33)가 설치되어 신축관(5)이 동심도를 유지하면서 안정적으로 지지되도록 되어 있다.

패킹실린더(4)는 패킹하우징(3)에 형성되는 중앙 패킹홈에 패킹물질을 주입하기 위해 구성되는 것으로서, 패킹하우징(3)의 둘레를 따라 복수 개가 일정한 각도로 이격되어 링 구조로 배치되어 있다. 이때, 패킹실린더(4)의 형성 수량은 단열이중관의 내관(a1) 관경이 증가함에 따라 증가하게 되는데, 통상의 관경 사이즈 20 내지 65A일 경우 2개, 80 내지 150A일 경우 3개, 200 내지 250A일 경우 5개, 300 내지 350A일 경우 6개, 400 내지 450A일 경우 8개, 500 내지 1000A일 경우 10개가 원주방향을 따라 등각도로 설치된다.

그리고, 패킹실린더(4)는 도3에서는 패킹하우징(3)의 원주방향을 따라 하나의 링 열을 갖도록 구성되어 있지만, 보다 완벽하게 기밀을 유지하고자 하는 경우에는 2개 이상의 링 열을 갖도록 구성할 수도 있다.

또한, 패킹실린더(4)는 패킹하우징(3)에 형성되고 주입로를 갖는 실린더몸체(41), 이 실린더몸체(41)에 체결되고 중앙에 주입로를 갖는 주입돌부(42a)가 형성된 실린더연결부재(42), 및 실린더연결부재(42)의 주입로 상부에 체결되는 실린더캡(43)으로 구성되어 있다.

전술한 패킹실린더(4)는 중앙 패킹홈에 패킹물질을 충진하거나 보충하고자 할 경우 실린더캡(43)을 해제하고 주입도구(미도시)를 이용하여 패킹물질을 주입한 후 다시 체결하는 방식으로 주입작업을 간편하게 수행할 수 있는 것으로, 도5에 도시된 구조 외에도 다양한 구조로 형성될 수 있다.

신축관(5)은 내부관(1)의 내부로 슬라이딩 가능하게 삽입되는 구성요소로서, 대략 파이프 형상을 갖는 부재로 형성되고, 패킹하우징(3)을 통해 내부관(1)으로 삽입되는 부분에 슬라이딩 이동시 패킹하우징으로부터 완전 이탈되는 것을 방지하기 위한 이탈방지핀(51)이 돌출, 형성되어 있다.

신축관지지대(6)는 신축관(5)을 이동 가능하게 지지하는 구성요소로서 외측이 외부관(2)의 내주면에 설치되고 내측에 신축관(5)에 밀착되는 밀폐용 패킹(96)이 설치되어 있다.

그리고, 신축관지지대(6)는 중공부를 갖는 링 형상의 판형부재로 구성되되, 내측에 밀폐용 패킹(96)의 설치를 위한 패킹설치홈(61)이 형성되어 있고, 이 패킹설치홈(61)에 안착된 밀폐용 패킹(96)은 고정볼트(63)에 의해 결합되는 패킹가압링(62)에 의해 고정되어 있다. 여기서, 밀폐용 패킹(96)은 열기의 전달을 차단할 수 있도록 단열 특성을 갖는 소재로 형성되어 있다. 이때, 단열 특성을 갖는 소재는 단열성, 내열성, 낮은 마찰계수를 갖는 소재라면 특별한 제한없이 선택하여 적용할 수 있다. 예컨대 테프론(TEFLON)과 같이 불소탄화물계 섬유를 편조하여 제작한 것을 적용할 수 있다.

신축관보호용 슬리브(7)는 신축관(5)의 외부에 위치하도록 신축관지지대(6)에 연결되는 파이프 형상의 부재로서, 신축관(5)과의 사이에 틈새 형태의 누설유체공간부(c)가 형성되도록 설치되어 있다. 누설유체공간부(c)는 신축관(5)의 슬라이딩 이동시에 패킹하우징(3)과의 틈새로 누설되는 유체가 채워지는 공간의 기능을 수행한다.

그리고, 신축관보호용 슬리브(7)는 패킹하우징(3)으로부터 열전달이 이루어지지 않도록 구성된 점이 종래 신축조인트와의 주요한 차이점이다. 이를 위해, 신축관보호용 슬리브(7)는 도4에 도시된 바와 같이 패킹하우징(3)과 서로 연결되지 않고 분리되어 마주 보는 단부가 서로 이격되어 있다.

또한, 상기한 신축관보호용 슬리브(7)와 패킹하우징(3)의 마주보는 단부에는 서로 분리 구성된 상태에서 서로 견고하게 접속되면서도 열기가 전달되지 않도록 결속수단(100)과 단열부재(200)가 구성되어 있다.

결속수단(100)은 신축관보호용 슬리브(7)와 패킹하우징(3)을 서로 결속시킬 수 있는 수단이라면 형태나 구조에 특별한 제한은 없으나, 본 실시예에서는 도4에 도시된 바와 같이 패킹하우징(3)과 마주보는 신축관보호용 슬리브(7)의 단부에 형성되는 제1 열차단프랜지(110), 이 제1 열차단프랜지(110)와 마주보게 패킹하우징(3)에 대응되게 형성된 제2 열차단프랜지(120), 및 제1 및 제2 열차단프랜지(110,120)의 결속을 위해 설치되는 체결부재(130)로 구성되어 있다.

그리고 제1 및 제2 열차단프랜지(110,120)는 서로 대칭되게 형성되는 것으로 중공부가 형성된 원형링 형상 몸체에 복수의 관통공(111,121)이 형성된 구조로 형성되어 있다.

상기한 체결부재(130)는 제1 및 제2 열차단프랜지(110,120)의 관통공(111,121)에 삽입, 체결되는 고정볼트로 구성되어 있다.

단열부재(200)는 결속수단(100)에 의해 결속된 상태에서 신축관보호용 슬리브(7)와 패킹하우징(3) 상호간에 열기의 전달을 차단하도록 결속수단(100)에 의해 고정되는 부재로서, 형태나 구조에 특별한 제한은 없으나 본 실시예에서는 제1 및 제2 열차단프랜지(110,120)의 사이에 개재되도록 구성되어 있다. 즉, 단열부재(200)는 제1 및 제2 열차단프랜지의 사이에 개재될 수 있도록 중공부가 형성된 원형링 형상 몸체에 관통공(111,121)과 연통되는 연통공이 형성된 구조로 형성되어 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 열차단 신축조인트는 패킹실린더(4)를 감싸도록 배치되는 실린더보호용 슬리브(8)를 구비하되, 실린더보호용 슬리브(8)는 내부관(1)의 열기가 외부관(2)으로 전달되지 않도록 종래 신축조인트와 같이 내부관 또는 패킹하우징에 일체로 결합되지 않고 이격되게 구성된 점에 주요한 특징이 있다.

이를 위해, 실린더보호용 슬리브(8)는 도5에 도시된 바와 같이 상측 부분이 외부관(2)에 체결되고, 하측 부분은 패킹하우징(3)에 접촉되지 않도록 자유단으로 구성되어 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 실린더보호용 슬리브(8)는 패킹실린더(3)의 상부 둘레 부분에 위치하도록 배치되어 외부관(2)의 체결공(21)에 용접 또는 체결되는 파이프 형상의 슬리브몸체(81), 이 슬리브몸체(81)의 상부에 형성되어 슬리브몸체(8)에 체결되고 공구의 삽입을 위한 공구홈(82a)이 형성된 슬리브커버(82)로 구성되어 있다. 이때, 슬리브커버(82)는 슬리브몸체(81)와 일체로 형성될 수도 있지만, 도5에 도시된 바와 같이 독립적으로 구성되어 슬리브몸체(81)에 형성된 체결공에 체결되도록 구성되는 것이 바람직하다.

첨부도면, 도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 열차단 신축조인트에 적용할 수 있는 결속수단의 다른 형태를 나타낸 단면도이다.

결속수단(100)은 보다 효과적으로 열을 차단할 수 있도록 고정볼트의 소재를 단열 특성을 갖는 소재로 형성하는 방법도 있지만, 도6에 도시된 바와 같이 고정볼트(130)를 통해 제1 및 제2 열차단프랜지(110,120) 상호간에 열이 전달되지 않도록 단열 특성을 갖는 소재로 형성된 와셔(150)가 삽입, 설치되는 것이 바람직하다.

그리고, 와셔(150)는 고정볼트(130)의 머리부측에 삽입되는 제1 와셔(151)와, 고정볼트의 체결부에 체결되는 고정너트(140)측에 삽입되는 제2 와셔(152)로 구성된다.

여기서, 와셔(150)는 평와셔로 구성되어있지만 고정볼트(130)의 체결부 외주면과 관통공(111,121) 사이의 틈새로 삽입되는 원통형의 돌부(미도시)가 형성된 와셔를 적용할 수도 있다.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 열차단 신축조인트의 작용을 간략하게 설명한다.

먼저, 전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 열차단 신축조인트를 지반(d) 내부에 매립한 단열이중관(a)과 접속한다. 즉, 신축조인트의 내부관(1)과 신축관(5)을 단열이중관의 내관(a1)에 용접하여 접속하고, 외부관(2)을 단열이중관의 외관(a2)에 용접하여 접속한다. 이후 스팀의 공급장치로부터 단열이중관(a)을 통해 공급개소로 스팀을 이송하게 되면 스팀의 열기에 의해 단중이중관의 내관(a1)이 길이방향으로 팽창되고 이에 접속된 신축관(5)이 패킹하우징(3)에 안내되어 슬라이딩 이동하게 된다.

이때, 신축관(5)과 패킹하우징(3)은 패킹물질(93), 패킹(94)에 의해 기밀적으로 접촉되어 있으므로 스팀의 누설이 방지된다. 이러한 신축관(5)의 슬라이딩 이동시 미세한 스팀의 누출이 있게 되면 누설된 유체는 누설유체공간부(c)로 유입된 후 누설유체배출부재(91)를 통해 외부로 배출된다.

한편, 신축관(5) 및 내부관(1) 내부로 스팀이 유동하게 되면 스팀의 열기가 패킹하우징(3) 및 패킹실린더(4)로 전달되지만, 신축관보호용 슬리브(7)와 패킹하우징(3)은 서로 분리 구성되고 단열부재(200)에 의해 열전도가 차단되게 결속수단(100)에 의해 결속되어 있으므로 외부관(2)으로의 열전달이 방지되게 된다.

보다 구체적으로 설명하면, 신축관(5)이 스팀의 열기에 의해 가열되더라도 신축관(5)이 직접 신축관지지대(6)에 접촉되어 있지 않고 단열 특성을 갖는 밀폐용 패킹(96)과 접촉되어 있는 것이므로 열전도가 1차적으로 차단되게 된다. 그리고 내부관(1)으로부터 패킹하우징(3)으로 열기가 전달되더라도 제1 및 제2 열차단프랜지(110,120) 사이에 개재된 단열부재(200)가 열기의 전도를 2차적으로 차단된다. 또한, 패킹실린더(4)로 열기가 전달되더라도 실린더보호용 슬리브(8)가 패킹실린더(4)에 접속되어 있지 않고 이격되어 있으므로 외부관(2)으로 열전도가 차단되게 된다.

이에 따라, 단면이중관(a)을 통한 스팀의 이송시 신축조인트의 신축관(5) 및 내부관(1)으로 열기가 전달되더라도 외부관(2)으로의 열전도를 완벽하게 차단할 수 있어서 신축조인트 부위의 열손실로 인한 막대한 에너지의 낭비가 방지되므로 열효율이 향상되고 에너지 비용을 절감할 수 있다.

또한, 내부관(1)의 열기가 외부관(2)으로 전달되지 않으므로 단열층(92) 내부, 외부관(2) 표면, 신축관보호용 슬리브(8) 등의 부위에 응축수가 생성되지 않아 부식이 발생되지 않은 장점이 있다. 이에 따라 내구성을 향상시킬 수 있고, 연결부위나 각종 패킹 부위로 응축수가 유입되지 않아 패킹의 슬립, 비정상 마모, 부식 등이 초래되지 않으므로 스팀의 유출과 같은 심각한 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.

첨부도면, 도7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 열차단 신축조인트의 전체적인 구조를 나타낸 단면도이다. 이하, 도7을 참조하여 다른 실시예를 설명하되, 전술한 일 실시예와 동일, 유사한 구성요소에 대해서는 동일부호를 부여하고, 동일, 유사한 구성요소 및 작용효과에 대한 구체적인 설명을 생략한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 열차단 신축조인트는 전술한 일 실시예와 유사한 구조로 형성된 패킹하우징(3), 패킹실린더(4), 신축관(5), 신축관지지대(6), 신축관보호용 슬리브(7)가 구성되되 상기한 각 구성요소들이 내부관(1)의 양쪽 단부에 대칭되게 구성되어 있다. 그리고, 내부관(1)의 일측 및 타측에는 전술한 일 실시예와 마찬가지로 신축관보호용 슬리브(7)와 패킹하우징(3)은 열전달이 이루어지지 않도록 서로 분리되어 이격, 배치되고, 신축관보호용 슬리브(7)와 패킹하우징(3)을 서로 결속시키기 위해 대응되게 배치되는 결속수단(100), 및 결속수단(100)에 의해 결속된 상태에서 신축관보호용 슬리브(7)와 패킹하우징(3) 상호간에 열기의 전달을 차단하도록 결속수단(100)에 의해 고정되는 단열부재(200)가 구성되어 있다.

그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 열차단 신축조인트는 신축관(5)이 내부관(1)의 양쪽에 배치되는 복식 조인트 구조라는 점이 전술한 일 실시예와의 주요한 차이점으로서, 내부관(1)은 양쪽이 대칭 구조인 파이프 형상으로 구성되고, 신축관(5)의 슬라이딩 이동시에 패킹하우징(3)과의 틈새로 누설되는 유체가 채워지는 누설유체공간부(c)가 양쪽에 형성되고, 이 양쪽 누설유체공간부(c)의 누설 유체의 배기를 위한 연결라인(95)이 더 구비되어 외부관(2)에 설치되어 외부와 연통되는 단일 구조의 누설유체배출부재(91)와 연결되도록 되어 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 이중 열차단 신축조인트를 실시하기 위한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않은 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

1:내부관 2:외부관
3:패킹하우징 31:하우징몸체
32:패킹홈 4:패킹실린더
41:실린더몸체 42:실린더연결부재
43:실린더캡 5:신축관
6:신축관지지대 7:신축관보호용 슬리브
8:실린더보호용 슬리브 81:슬리브커몸체
82:슬리버커버 91:누설유체배출부재
92:단열층 93:패킹물질
94:패킹 95:연결라인
96:밀폐용 패킹 100:결속수단
110:제1 열차단프랜지 120:제2 열차단프팬지
130:체결부재 140:고정너트
150:와셔 200:단열부재
a:단열이중관 a1:내관
a2:외관 c:누설유체공간부
d:지반

Claims (5)

1. 이중 열차단 신축조인트에 있어서,
   내부관, 이 내부관의 일단부 또는 양단부에 설치되고 패킹의 삽입을 위한 패킹홈이 형성되는 패킹하우징, 상기 패킹하우징에 형성되는 패킹실린더, 상기 내부관의 일단부 또는 양단부에 내부로 슬라이딩 가능하게 삽입되는 신축관, 상기 내부관의 외부에 배치되는 외부관, 상기 외부관에 설치되고 상기 신축관에 밀착되는 밀폐용 패킹이 구비된 신축관지지대, 상기 신축관의 외부에 배치되고 상기 신축관지지대에 연결되는 신축관보호용 슬리브를 포함하고,
   상기 신축관보호용 슬리브와 상기 패킹하우징은 열전달이 이루어지지 않도록 서로 분리되어 이격, 배치되고,
   상기 신축관보호용 슬리브와 상기 패킹하우징을 서로 결속시키기 위해 대응되게 배치되는 결속수단; 및
   상기 결속수단에 의해 결속된 상태에서 상기 신축관보호용 슬리브와 상기 패킹하우징 상호간에 열기의 전달을 차단하도록 상기 결속수단에 배치되는 단열부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 열차단 신축조인트.
2. 제1항에 있어서,
   상기 결속수단은 상기 패킹하우징과 마주보는 상기 신축관보호용 슬리브의 단부에 형성되는 제1 열차단프랜지, 상기 제1 열차단프랜지와 마주보는 상기 패킹하우징에 대응되게 형성된 제2 열차단프랜지, 및 상기 제1 및 제2 열차단프랜지의 결속을 위해 설치되는 체결부재로 구성되고,
   상기 단열부재는 상기 제1 및 제2 열차단프랜지의 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 이중 열차단 신축조인트.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 열차단프랜지는 중공부가 형성된 원형링 형상 몸체에 복수의 관통공이 형성된 구조로 형성되고,
   상기 단열부재는 중공부가 형성된 원형링 형상 몸체에 상기 관통공과 연통되는 연통공이 형성된 구조로 형성되며,
   상기 체결부재는 상기 관통공 및 상기 연통공에 삽입, 체결되는 고정볼트로 구성되고,
   상기 밀폐용 패킹은 열기의 전달을 차단할 수 있도록 단열 특성을 갖는 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 이중 열차단 신축조인트.
4. 제3항에 있어서,
   상기 고정볼트는 상기 제1 및 제2 열차단프랜지 상호간에 열전달을 차단할 수 있도록 단열 특성을 갖는 소재로 형성되거나, 상기 고정볼트가 체결되는 상기 제1 및 제2 열차단프랜지와의 결속 부위에 단열 특성을 갖는 소재로 형성된 와셔가 삽입, 설치되는 것을 특징으로 하는 이중 열차단 신축조인트.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 패킹실린더를 감싸도록 배치되는 실린더보호용 슬리브를 구비하되,
   상기 실린더보호용 슬리브는 상부가 상기 외부관에 체결되고, 하부는 상기 패킹하우징에 접촉되지 않도록 자유단으로 구성된 것을 특징으로 하는 이중 열차단 신축조인트.

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