KR101406294B1 - 변형보상장치를 갖는 이중관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변형보상장치를 갖는 이중관에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 이중관의 굴곡 연결부에서 내관의 서로 인접한 직선구간의 길이방향 팽창량을 효과적으로 보상하면서 안정적으로 지지할 수 있고, 구조와 시공이 간결, 단순하여 배관의 시공비 절감과 공기를 단축할 수 있는 효과가 있고, 내관의 길이방향에 대한 팽창 및 수축을 보상할 수 있는 동시에 원주방향으로의 팽창 및 수축을 보상할 수 있도록 함으로써 내관을 더욱 안정적으로 지지할 수 있고 배관의 내구성과 안전성이 향상되도록 한 변형보상장치를 갖는 이중관에 관한 것이다.
본 발명에 따른 변형보상장치를 갖는 이중관은 중심에 배치되는 내관, 상기 내관과의 사이에 공간부가 마련되도록 배치되는 외관, 및 상기 내관의 둘레에 설치되고 상기 내관의 팽창 및 수축을 보상하는 변형보상장치를 구비한 이중관에 있어서, 상기 변형보상장치는, 상기 내관에 설치되는 지지부재; 및 상기 지지부재에 회전 가능하게 설치되고 상기 외관의 내주면에 밀착되어 구름이동 되는 구름부재;를 구비하되, 상기 구름부재를 탄성적으로 지지하도록 설치되는 가압탄성부재를 더 구비하여 상기 구름부재가 상하방향으로 이동 가능하게 설치된 것을 특징으로 한다.
이에 따르면, 구름부재가 구름이동될 뿐만 아니라 가압탄성부재에 의해 상하로 이동 가능하게 설치되어 있으므로 내관의 길이방향 열변형을 보상하는 동시에 내관의 원주방향 열변형을 보상할 수 있다. 그리고, 변형보상장치의 구름부재가 상하로 이동 가능한 구조이므로 이중관의 굴곡 연결부에서 배관의 서로 인접한 직선구간의 길이방향 팽창량을 효과적으로 보상할 수 있어서 외관이나 내관의 손상이나 파손을 방지할 수 있고, 종래와 같이 굴곡 연결부에 부피와 중량이 큰 별도의 보상장치를 설치하지 않아도 되므로 배관의 시공이 구조적으로 간결, 단순하게 이루어지고 자재비 및 시공비가 절감되는 장점이 있다.
특히, 본 발명에 따른 변형보상장치를 갖는 이중관은 변형보상장치의 구름부재가 상하로 이동될 뿐만 아니라 내관의 변형 정도에 따라 각운동을 수행할 수 있으므로 엘보와 같은 굴곡 연결부에서 변형에 대한 보상특성이 더욱 향상되므로 스팀배관의 시공품질과 안전성이 향상되는 효과가 있다.

Description

변형보상장치를 갖는 이중관{DUAL PIPE WITH STRAIN COMPENSATION DEVICE}

본 발명은 변형보상장치를 갖는 이중관에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 이중관의 굴곡 연결부에서 내관의 서로 인접한 직선구간의 길이방향 팽창량을 효과적으로 보상하면서 안정적으로 지지할 수 있고, 구조와 시공이 간결, 단순하여 배관의 시공비 절감과 공기를 단축할 수 있는 효과가 있고, 내관의 길이방향에 대한 팽창 및 수축을 보상할 수 있는 동시에 원주방향으로의 팽창 및 수축을 보상할 수 있도록 함으로써 내관을 더욱 안정적으로 지지할 수 있고 배관의 내구성과 안전성이 향상되도록 한 변형보상장치를 갖는 이중관에 관한 것이다.

일반적으로, 산업현장에는 스팀이나 열유체를 안전하고 효율적으로 공급하기 위한 이중관이 설치되고 있다.

예컨대, 고온의 스팀을 공급하기 위한 배관설비는 도1에 도시된 바와 같이 고온의 스팀이 이동하는 내관(10), 이 내관을 감싸도록 설치되는 단열재(20), 단열재와의 사이에 공간부를 두고 배치되는 외관(30,보호관이라고도 칭함)으로 이루어진 단열이중관을 이용하여 시공하게 된다.

그리고, 단열이중관은 지중 혹은 교각 등을 따라 시공된 경우 고온의 열기에 의한 팽창과 지반의 침하 등에 의해 변형력을 받게 되므로 이를 흡수, 완화하기 위한 신축연결부(미도시)에 의해 서로 연결되어 있고, 내관(10)과 외관(30) 사이에 형성된 공간부는 단열효과를 증대시키기 위해 공기를 빼내 진공상태가 유지되도록 되어 있다.

한편, 전술한 단열이중관은 130℃ 이상의 고온 증기가 이송되므로 금속재로 형성된 내관 및 외관은 열팽창 및 열수축과 같은 변형이 발생된다. 특히 내관(10)은 고온의 스팀이 직접적으로 통과하는 관이므로 변형의 정도가 심하여 응력의 집중으로 인한 손상이나 파손이 야기되므로 팽창 및 수축을 보상하기 위한 장치(이하, 변형보상장치라 칭함)가 마련되어 있다.

첨부도면, 도2는 종래 변형보상장치를 갖는 이중관을 설명하기 위한 종단면도이다.

도2에 도시된 이중관은 대한민국 등록특허 등록번호 제10-0554682호로 개시되어 있는 열 유체 수송관의 종단면 구조를 나타낸 것으로, 내관(10)의 외측에 중공부가 형성되도록 외관이 이격 배치되어 있고, 내관(10)의 외주면에는 열유체의 보온 및 그 내관 자체의 보호를 위한 보온재(20)가 설치되어 있다.

그리고, 내관(10)의 외측에는 그 내관(10)의 수축 및 팽창운동을 보상하기 위해 유동부재로서 복수의 롤러식 유동부재(40)가 설치되어 있다. 이 롤러식 유동부재(40)는 상호 연결되며 실제로 내관(10)에 해제 가능하게 고정되는 클램프(42)와, 각각의 클램프(42)에 회전 가능하게 구비되고 외관(30)의 내측면에 선택적으로 구름가능하게 접촉되는 롤러(44)로 구성되어 있다.

도2에 도시된 바와 같이 롤러식 유동부재(40)가 이중관의 내관에 설치되어 있게 되면 내관이 열팽창 및 열수축 될 경우 외관의 내주면을 타고 구름이동되므로 길이방향 변형력에 의해 내관의 파손이나 손상이 방지되도록 하면서도 내관을 안정적으로 지지하는 효과를 발휘하게 된다.

하지만, 도2에 도시된 롤러식 유동부재(40)는 내관에 정해진 치수의 높이로 롤러(44)가 견고하게 고정되어 있으므로 배관의 굴곡부위에서 심각한 문제점을 초래하게 되는 단점이 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 이중관은 유체의 공급원으로부터 공급 개소로 배관시 자연히 굴곡된 부위를 가지게 되고, 지상 또는 지하에 시공된 각종 유틸리티배관이나 설비, 또는 구축물 등에 의해 배관경로를 변경하여야 하므로 배관의 시공경로상에는 통상 엘보 또는 밴드라고 호칭되는 이중관 구조의 피팅재가 설치된 다수의 굴곡 연결부가 구비되어 있다.

이러한, 굴곡 연결부에는 내관의 열팽창시에 직선구간에서의 변형량(길이의 증가량)이 모이게 되므로 변형 및 손상이 발생된다. 즉, 내관(10)이 외관(30)의 내주면으로 이동되므로 내관과 외관이 서로 밀착되어 손상되거나 반복적인 변형력에 의한 파손이 발생된다. 특히, 이러한 굴곡 연결부의 내관에 도2에 도시된 롤러식 유동부재(40)가 설치되어 있게 되면 내관(10)의 변형에 따라 고정식으로 돌출된 롤러(44)가 외관의 내주면을 강하게 압박하게 되므로 반복적인 변형력에 의해 외관이 손상되면서 내관과 외관 사이에 마련된 공간부의 진공상태가 파괴되고, 이로 인해 단열효과가 현저히 저하되고 고온의 스팀이 통과하는 스팀배관의 안전성이 결여되는 문제점이 있다.

이러한 문제점으로 인해 대한민국 등록특허 등록번호 제10-0656876호에는 이중관의 두 직선부를 연결하는 연결부위의 파손을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있는 열팽창 보상용 배관시스템이 개시되어 있다.

대한민국 등록특허 등록번호 제10-0656876호에 개시되는 열팽창 보상용 배관시스템은 도3에 도시된 바와 같이 지중에 매설되는 외관(250)과, 상기 외관(250)의 내부에 구비되는 내관(220)과, 상기 내관(220)의 외주연에 부착된 롤러(280) 및 상기 내관(220)을 고정되게 하는 앵커(290)를 포함하는 이중보온관이 연결된 직선부(200)와, 맨홀(100) 및 봉인장치(130)을 구비하여, 열생산시설에서 생산된 고온의 증기를 열사용지역으로 수송하는 배관시스템에 있어서, 상기 직선부(200)의 경로가 굴절하는 부분에 위치하되, 상기 내관(220)과 직접 연결되는 엘보내관(314)과, 상기 엘보내관(314)이 내부에 설치되며 열에 의한 길이팽창을 하는 상기 내관(220)에 의해 슬라이딩 되는 상기 엘보내관(314)을 수용하기 위한 공간을 갖기 위해 상기 외관(250)보다 큰 직경을 갖는 엘보외관(312)으로 이루어진 엘보(310)와; 상기 엘보내관(314)의 양단부에 구비되어, 상기 엘보내관(314)의 양단부가 동시에 이동하도록 보조하는 슬라이딩 수단; 및 서로 직경이 다른 상기 엘보외관(312)과 상기 외관(250)을 연결하는 리듀서(320);로 구성된 굴절부(300)를 더 포함한다.

상기 굴절부(300)의 슬라이딩 수단은, 상기 엘보외관(312)의 양단에서 소정거리 이격된 부분에 구비되되, 상기 엘보외관(312)의 내주연에 지면과 평행하게 부착되어 상기 엘보내관(314)이 상면에 접하면서 슬라이딩하도록 안내하는 내관 지지판(340)과; 상기 엘보내관(314)이 상기 내관 지지판(340) 상에서 슬라이딩할때, 직접 접촉하여 마찰에 의해 파손되지 않도록 상기 엘보내관(314)의 외주연을 감싸는 지지몸체(332)와, 상기 지지몸체(332)의 하부에 지지받침대(336)가 부착되어 이루어진 내관지지대(330);로 이루어진다.

하지만, 도3에 도시된 열팽창 보상용 배관시스템은 직선구간의 이중관에 비해 부피와 중량이 큰 별도의 엘보(310)와 리듀서(320)를 특별히 제작, 설치하여야 하고, 내관 지지판(340)과 지지대(330)를 추가로 설치하여야 등 구조적으로 복잡하할 뿐만 아니라 자재비 및 시공비가 과도하게 상승되고 공기가 늘어나는 단점이 있다.

그리고 도2 및 도3에 도시된 종래의 변형보상장치를 갖는 이중관는 내관의 길이방향 변형량은 어느 정도 보상할 수 있지만, 내관은 길이방향으로만 열팽창 및 수축되는 것이 아니라 정도에 차이는 있지만 원주방향(내관의 외경방향)으로도 변형이 발생되므로 내관의 팽창시에 도2에 나타난 롤리식 유동부재(40)의 롤러(44)가 외관의 내주면을 압박하게 되므로 이러한 동작이 반복될 경우 외관의 손상이나 내관의 변형을 초래하게 된다. 그리고, 롤러(44)의 설치높이를 균일하도록 정확하게 제작하지 않을 경우 내관(10)의 수축시 롤러(44)의 외주면이 외관(30)의 내주면으로부터 이탈되므로 내관을 안정적으로 지지할 수 없으므로 배관의 안정성과 내구성에 악영향을 초래하는 단점이 있다.

본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 이중관의 굴곡 연결부에서 내관의 서로 인접한 직전구간의 길이방향 팽창량을 효과적으로 보상하면서 안정적으로 지지할 수 있고, 구조와 시공이 간결, 단순하여 배관의 시공비를 절감할 수 있고, 공기를 단축할 수 있도록 한 변형보상장치를 갖는 이중관을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 내관의 길이방향에 대한 팽창 및 수축을 보상할 수 있는 동시에 원주방향으로의 팽창 및 수축을 보상할 수 있도록 함으로써 내관을 안정적으로 지지할 수 있고 배관의 내구성과 안전성이 향상되도록 한 변형보상장치를 갖는 이중관을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 변형보상장치를 갖는 이중관은 중심에 배치되는 내관, 상기 내관과의 사이에 공간부가 마련되도록 배치되는 외관, 및 상기 내관의 둘레에 설치되고 상기 내관의 팽창 및 수축을 보상하는 변형보상장치를 구비한 이중관에 있어서, 상기 변형보상장치는, 상기 내관에 설치되는 지지부재; 및 상기 지지부재에 회전 가능하게 설치되고 상기 외관의 내주면에 밀착되어 구름이동 되는 구름부재;를 구비하되, 상기 구름부재를 탄성적으로 지지하도록 설치되는 가압탄성부재를 더 구비하여 상기 구름부재가 상하방향으로 이동 가능하게 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 지지부재는 중앙에 상기 구름부재의 승강을 위한 승강공간이 마련된 지지본체로 구성되되, 상기 지지본체는 상기 외관을 향해 장공 형태로 천공되고 상기 구름부재의 상하이동을 안내하는 이동공이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 이동공에 삽입되어 상하로 이동되고 상기 구름부재가 회동, 가능하게 설치되는 이동부재가 더 구비될 수 있다.

또한, 상기 이동부재는 상부에 상기 구름부재가 설치되고, 하부에 상기 이동공에 삽입되는 연결봉을 구비한 구조로 구성되고, 상기 가압탄성부재는 상기 이동부재의 저부에 설치되는 압축코일스프링으로 구성될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 변형보상장치를 갖는 이중관은 중심에 배치되는 내관, 상기 내관과의 사이에 공간부가 마련되도록 배치되는 외관, 및 상기 내관의 둘레에 설치되고 상기 내관의 팽창 및 수축을 보상하는 변형보상장치를 구비한 이중관에 있어서, 상기 변형보상장치는, 상기 내관에 설치되는 지지부재; 및 상기 외관의 내주면에 밀착되어 구름이동 되도록 상기 지지부재를 매개로 설치되는 구름부재;를 구비하되, 상기 지지부재에 하단이 회동 가능하게 접속되고, 상기 구름부재가 상하로 이동 가능하게 설치되도록 장공 형태의 이동공이 형성된 회동부재; 및 상기 구름부재를 탄성적으로 지지하도록 상기 회동부재에 설치되는 가압탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 회동부재가 직립된 상태에서 정역방향 회동시에 최초의 직립된 상태로 복귀시키는 탄성력을 인가하도록 복원탄성부재가 더 구비되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 이동공에 삽입되어 상하로 이동되고 상기 구름부재가 회동, 가능하게 설치되는 이동부재가 더 구비될 수 있다.

한편, 상기 구름부재는 중심에 삽입되는 회전축을 기준으로 회전되는 롤러, 또는 원형 볼로 구성되고, 상기 지지부재는 상기 내관의 외주면에 체결되는 클램핑부재에 등각도로 분할되게 돌출, 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 변형보상장치를 갖는 이중관에 의하면, 구름부재가 구름이동될 뿐만 아니라 가압탄성부재에 의해 상하로 이동 가능하게 설치되어 있으므로 내관의 길이방향 열변형을 보상하는 동시에 내관의 원주방향 열변형을 보상할 수 있다.

그리고, 변형보상장치의 구름부재가 상하로 이동 가능한 구조이므로 이중관의 굴곡 연결부에서 배관의 서로 인접한 직선구간의 길이방향 팽창량을 효과적으로 보상할 수 있어서 외관이나 내관의 손상이나 파손을 방지할 수 있고, 종래와 같이 굴곡 연결부에 부피와 중량이 큰 별도의 보상장치를 설치하지 않아도 되므로 배관의 시공이 구조적으로 간결, 단순하게 이루어지고 자재비 및 시공비가 절감되는 장점이 있다.

특히, 본 발명에 따른 변형보상장치를 갖는 이중관은 변형보상장치의 구름부재가 상하로 이동될 뿐만 아니라 내관의 변형 정도에 따라 각운동을 수행할 수 있으므로 엘보와 같은 굴곡 연결부에서 변형에 대한 보상특성이 더욱 향상되므로 스팀배관의 시공품질과 안전성이 향상되는 효과가 있다.

도1은 종래 이중관을 나타낸 종단면도,
도2 및 도3은 종래 변형보상장치를 갖는 이중관을 설명하기 위한 도면,
도4a 내지 도4c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 변형보상장치를 갖는 이중관을 설명하기 위한 도면으로서, 도4a는 전체적인 구조를 나타낸 부분절개 사시도, 도4b는 변형보상장치를 나타낸 요부 분리 사시도, 도4c는 조립된 상태를 나타낸 단면도이다.
도5a 및 도5b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 변형보상장치를 갖는 이중관의 변형예를 나타내는 도면으로서, 도5a는 요부 분리 사시도이고, 도5b는 조립된 상태를 나타낸 단면도이고,
도6a 및 도6b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 변형보상장치를 갖는 이중관을 나타내는 도면으로서, 도6a는 요부 분리 사시도이고, 도6b는 조립된 상태를 나타낸 단면도이며,
도7a 및 도7b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 변형보상장치를 갖는 이중관을 나타내는 도면으로서, 도7a는 요부 분리 사시도이고, 도7b는 조립된 상태를 나타낸 요부 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도4a 내지 도7b에 의거하여 상세히 설명하고, 도4a 내지 도7b에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호를 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.

도4a 내지 도4c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 변형보상장치를 갖는 이중관을 설명하기 위한 도면으로, 도4a는 전체적인 구조를 나타낸 부분절개 사시도, 도4b는 변형보상장치를 나타낸 도4a의 A부(이하 요부라 칭함) 분리 사시도, 도4c는 조립된 상태를 나타낸 단면도이다.

도4a 및 도4b를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 변형보상장치를 갖는 이중관(1)은 중심에 배치되고 중심에 유체의 유동을 위한 통공(111)이 형성된 내관(11), 이 내관(11)과의 사이에 공간부(14)가 마련되도록 이격 배치되는 외관(12), 내관(11)의 외주면에 덧씌워지는 형태로 배치되고 단열 특성을 우수한 소재로 형성된 보온층(13), 및 내관(11)의 둘레에 설치되고 내관의 팽창 및 수축을 보상하는 변형보상장치(2)를 구비한다.

상기 변형보상장치(2)는 내관(11)에 설치되는 복수의 지지부재(21)와, 이 지지부재(22)에 회전 가능하게 설치되고 외관(12)의 내주면에 밀착되어 구름이동 되는 구름부재(23)를 구비한다.

지지부재(22)는 내관(11)에 용접방식으로 직접 설치될 수도 있지만, 본 실시예에서는 내관(11)의 외주면에 띠 형태로 설치되는 클램핑부재(21)에 일체로 형성된다. 그리고, 클램핑부재(21)는 도4a에 도시된 바와 같이 내관(11)의 직경에 따라 2개 또는 3개로 분할, 구성되어 고정볼트와 같은 체결부재(211)에 서로 결속되는 것으로, 클램핑부재(21)가 설치되는 내관 부위에는 보온층(13)이 절개된 구조로 되어 있다.

한편, 지지부재(22)는 내관(11)이 균일한 각도로 외관(12)에 지지될 수 있도록 등각도로 분할되게 배치된다. 지지부재(22)의 형상은 구름부재 및 후술되는 가압탄성부재(24)를 용이하게 설치할 수 있다면 형태에 제한은 없지만 본 실시예에서는 대략 원통 형상으로 지지본체(221)의 중앙에 구름부재의 승강을 위한 승강공간(222)이 형성된 구조로 되어 있다.

상기 구름부재(23)는 외관(12)의 내주면에 구름이동 가능하게 밀착되고 상하로 이동 가능하게 설치되는 특징을 갖는 것으로, 볼 형태로 구성되어 상기 승강공간(222)이 삽입, 설치되어 있다.

한편, 상기 변형보상장치(2)는 내관(11)의 외주면과 외관(12)의 내주면 사이의 공간부(14) 간격에 따라 구름부재(23)가 이동(출몰)되도록 구성된 점에 특징을 갖는 것으로 이러한 동작이 가능하도록 지지본체(221)의 승강공간(222)에 삽입, 설치되고 구름부재(21)를 탄성적으로 지지하는 가압탄성부재(24)를 구비한다. 이때, 가압탄성부재(24)는 압축코일스프링으로 구성된다.

도5a 및 도5b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 변형보상장치를 갖는 이중관의 변형예를 나타내는 도면으로서, 도5a는 요부 분리 사시도이고, 도5b는 조립된 상태를 나타낸 단면도이다.

도5a 및 도5b를 참조하면, 변형예에 따른 변형보상장치를 갖는 이중관은 내관(11)에 설치되는 클램핑부재(21)에 형성된 복수의 지지부재(22), 이 지지부재(22)에 설치되는 가압탄성부재(24) 및 구름부재(23)를 구비한 변형보상장치(2)를 구비하되, 지지부재(22)는 원통 형상으로 형성된 지지본체(221)에 외관을 향해 천공되는 이동공(223)이 형성되어 있고, 지지본체(221)에 상하로 이동 가능하게 설치되는 이동부재(25)가 더 구비되어 있다.

이동공(223)은 지지본체(221)의 양쪽에 서로 마주보게 장공 형태로 천공되는 한 쌍의 홀로서, 후술되는 연결봉(26)이 끼워져 상하로 이동된다.

이동부재(25)는 가압탄성부재(24)의 상단에 위치하도록 지지본체(221)의 승강공간(222)에 삽입되는 구성으로 구름부재(23)가 회동, 가능하게 설치된다.

그리고, 이동부재(25)는 대략 환봉 형상을 갖는 몸체의 상부에 구름부재(23)가 설치되는 구름부재안착부(251)와, 이 구름부재안착부(251)의 하부에 일체로 형성되고 지지부재(22)의 이동공(223)에 이동, 가능하게 접속되는 연결접속부(252)로 구성된다. 이때, 연결접속부(252)에는 이동공(223)에 삽입되는 연결봉(26)이 결합되도록 되어 있다. 연결봉(26)은 연결접속부(252)의 양쪽에 체결방식으로 결합되는 2개의 체결핀(짧은 환봉의 외주면에 나사산이 형성된 구조)으로도 구성할 수 있지만, 본 실시예에서는 환봉 형상의 핀몸체(261a)에 머리부(261b)가 형성된 체결볼트(261)와 이 체결볼트(261)에 체결되는 너트(262)로 구성되어 있다.

구름부재안착부(251)는 구름부재(23)로 구성되는 볼의 하측 부분이 삽입, 안착되도록 대략 반구 형상으로 요입되는 볼안착홈(251a)이 형성되고 상단 외주면에 후술되는 볼캡부재(253)의 체결을 위한 체결홈(251b)이 형성되어 있다.

연결접속부(252)는 이동공(223)에 삽입되는 연결봉(26)이 삽입되도록 횡방향으로 관통되는 봉삽입홀(252a)이 천공된 구조로 되어 있다.

한편, 변형보상장치(2)는 구름부재(23)의 이탈을 방지하기 위한 볼캡부재(253)를 구비한다. 볼캡부재(253)는 대략 원판 형상을 갖는 몸체의 중앙에 구름부재(23)의 상측의 일 부분이 노출되도록 볼노출공(253a)이 형성되고 몸체의 하측에 돌출되고 구름부재안착부(251)의 체결홈(251b)에 체결되도록 암나사산이 형성된 체결돌부(253b)가 형성된 구조로 되어 있다. 이때, 볼노출공(253a)은 구름부재(23)로 구성되는 볼의 원활한 회전동작을 위해 대응하는 곡률반경을 갖도록 형성되어 있다.

이하 본 발명의 제1 실시예에 따른 변형보상장치를 갖는 이중관의 작용을 간략하게 설명한다.

먼저, 내관(11)의 외주면과 외관(12)의 내주면 사이에 변형보상장치(2)를 설치한다. 변형보상장치(2)의 설치방법은 클램핑부재(21)의 둘레에 지지부재(22)를 등각도로 용접하고, 지지부재(22)의 승강공간(222)에 가압탄성부재(24) 및 구름부재(23)를 차례로 조립한 후 클램핑부재(21)를 내관(11)의 외주면에 체결부재(211)를 이용하여 체결, 고정하는 방식으로 시행한다. 이때, 도5a에 도시된 형태의 변형보상장치(2)는 구름부재(23)의 이탈 우려가 없지만, 도4b에 도시된 형태로 형성된 변형보상장치(2)는 조립시 구름부재(23)가 이탈될 우려가 있으므로 구름부재(23)가 이탈되지않도록 주의하거나 스카치 테이프 등과 같은 부착수단(미도시)을 이용하여 구름부재를 약하게 가고정한 후 조립과정을 시행한다.

이러한 조립공정을 통해 변형보상장치(2)를 갖는 이중관(1)이 완성되면 이를 이용하여 정해진 경로와 시방서에 따라 스팀공급라인을 시공하고 공간부(14)의 공기를 진공펌프(미도시)로 빼내 부압이 작용되도록 한다. 이후 스팀공급라인의 시공이 완료되어 스팀이 내관을 통해 공급되면 내관(11)은 스팀의 공급여부에 따라 길이방향으로 열팽창 및 열수축 되는데, 이때 구름부재(23)는 외관(12)의 내주면을 타고 구름이동되므로 내관의 길이방향 변형력에 따른 부하를 흡수, 보상하는 기능을 수행하여 내관(11) 및 외관(12)의 파손이나 손상을 방지하게 된다.

그리고, 본 발명에 따른 변형보상장치는 구름부재(23)가 가압탄성부재(24)에 의해 상하로 이동 가능하게 설치되어 있으므로 내관(11)의 길이방향 열변형을 보상하는 동시에 내관의 원주방향 열변형을 보상할 수 있다. 즉 내관(11)이 원주방향(외경방향)으로 열팽창 되면 구름부재(23)가 눌려지고 반대로 내관(11)이 열수축 되면 가압탄성부재(24)의 탄성력에 의해 외관(12)의 내주면상으로 돌출되므로 구름부재(23)가 항상 외관의 내주면에 안정적으로 밀착되어 항상 구름이동이 가능한 상태에 있게 된다.

특히, 본 발명에 변형보상장치를 갖는 이중관은 스팀공급라인에서 엘보(미도시)와 같은 굴곡 연결부에서 발생되는 열팽창에 따른 문제점을 해소할 수 있는 장점이 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 굴곡 연결부는 내관(11)의 열팽창시에 직선구간에서의 변형량(길이의 증가량)이 모이게 되므로 변형보상장치(2)가 이를 보상하지 않을 경우 내관(11)이나 보온층(13)이 외관(12)에 압박되거나 변형보상장치(2)에 의한 가압력으로 외관(12)의 손상이 유발되지만, 구름부재(23)가 상하로 이동되는 구조이므로 내관(11)의 변형에 따라 공간부(14)의 간격이 좁아질 경우 구름부재(23)가 내측으로 이동되므로 외관(12)의 손상을 방지할 수 있어서 공간부(14)의 진공상태를 안정적으로 유지할 수 있고, 내관의 손상을 방지할 수 있어서 스팀의 유출과 같은 문제점을 방지할 수 있으므로 스팀배관의 안전성 및 안정성이 향상된다.

도6a 및 도6b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 변형보상장치를 갖는 이중관을 나타내는 도면으로서, 도6a는 요부 분리 사시도이고, 도6b는 조립된 상태를 나타낸 단면도이다. 그리고, 제1 실시예와 동일 유사한 구성요소에 대한 구체적인 설명과 작용효과에 관한 설명은 유사하므로 생략한다.

도6a 및 도6b를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 변형보상장치를 갖는 이중관(1)은 내관(11), 외관(12), 보온층(13), 및 내관(11)의 팽창 및 수축을 보상하는 변형보상장치(3)를 구비하고, 변형보상장치(2)는 내관(11)에 설치되는 클램핑부재(31)에 형성된 복수의 지지부재(32) 및 지지부재(32)에 설치되는 구름부재(33)와, 구름부재(33)를 지지부재(32)상에서 이동 가능하게 지지하는 이동부재(35) 및 가압탄성부재(34)를 구비하되, 구름부재(33)가 롤러로 구성되어 있다.

그리고 지지부재(32)는 중앙에 승강공간(322)이 마련되도록 클램핑부재(31)의 양쪽 가장자리 부분에 마주보게 돌출되는 직사각판 형태의 지지본체(321)와, 이 지지본체(321)에 상하로 천공되는 장공 형태의 이동공(323)으로 구성되어 있다.

구름부재(33)는 환봉 형상을 갖는 몸체의 중심에 축삽입홀이 형성된 롤러(331)로 형성되고, 축삽입홀에는 회전축(332)이 삽입, 설치되어 있다.

이동부재(35)는 대략 사각판 형상으로 형성되어 마주보게 배치되고 구름부재(33)의 회전축(332)이 삽입되는 회전축삽입홀(351a)과 후술되는 연결봉(36)이 삽입되는 봉삽입홀(351b)이 형성된 한 쌍의 구름부재안착부(351)와, 이 구름부재안착부(351)의 하부에 연결되는 연결접속부(352)로 구성된다.

연결봉(36)은 봉삽입홀(351b)의 양쪽에 체결방식으로 결합되는 2개의 체결핀으로도 구성할 수 있지만, 본 실시예에서는 환봉 형상의 핀몸체(361a)에 머리부(361b)가 형성된 체결볼트(361)와 이 체결볼트에 체결되는 너트(362)로 구성되어 있다.

도7a 및 도7b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 변형보상장치를 갖는 이중관을 나타내는 도면으로서, 도7a는 요부 분리 사시도이고, 도7b는 조립된 상태를 나타낸 요부 사시도이다.

도7a 및 도7b를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 변형보상장치를 갖는 이중관(1)은 내관(11), 외관(12), 보온층(13), 및 내관(11)의 팽창 및 수축을 보상하는 변형보상장치(4)를 구비하되, 변형보상장치(4)는 내관(11)의 과도한 변형 또는 엘보와 같은 굴곡 연결부에서 시계방향 또는 반시계방향으로 각운동할 수 있도록 구성된 점에 특징이 있다. 이를 위해, 변형보상장치(4)는 지지부재(42), 구름부재(43), 가압탄성부재(44), 및 이동부재(45) 외에 회동부재(47)와 복원탄성부재(48)가 더 구비되어 있다.

지지부재(42)는 클램핑부재(41)의 양쪽 가장자리 부분에 마주 보게 직사각판 형태로 돌출된 한 쌍의 지지본체(421) 상단에 힌지핀(422)이 삽입되는 힌지핀삽입공(421a)이 천공된 구조로 형성되어 있다.

회동부재(47)는 지지부재(42)에 하단에 힌지핀(422)을 매개로 회동 가능하게 접속되는 회동몸체(471)와, 중앙에 승강공간(472)이 형성되고 구름부재(43)가 상하로 이동 가능하게 설치되도록 장공 형태의 이동공(473)이 형성된 구조로 되어 있다.

구름부재(43)는 환봉 형상을 갖는 몸체의 중심에 축삽입홀이 형성된 롤러(431)로 형성되고, 축삽입홀에는 회전축(432)이 삽입, 설치된 구조로 형성되되, 회전축(432)은 회동부재(47)의 이동공(473)에 삽입, 설치되어 있다.

가압탄성부재(44)는 압축코일스프링으로 구성되고 구름부재(43)를 탄성적으로 지지하도록 회동부재(47)의 승강공간(472)에 삽입, 설치되어 있다.

이동부재(45)는 전술한 제2 실시예의 이동부재(35)와 유사한 구조로 형성된 것으로, 대략 사각판 형상으로 형성되어 마주보게 배치되고 구름부재(43)의 회전축(432)이 삽입되는 회전축삽입홀(451a)과 연결봉(46)이 삽입되는 봉삽입홀(451b)이 형성된 한 쌍의 구름부재안착부(451)와, 이 구름부재안착부(451)의 하부에 연결되는 연결접속부(452)로 구성된다.

복원탄성부재(48)는 회동부재(47)의 정역(시계방향 및 반시계방향) 회동시에 직립된 최초의 상태로 복원시키기 위한 탄성력을 회동부재에 인가하는 구성으로, 즉 회동부재(47)의 시계방향 회동시에 역방향인 반시계방향으로 탄성력을 인가하는 제1 복원탄성부재(481)와, 회동부재(47)의 반시계방향 회동시에 역방향인 시계방향으로 탄성력을 인가하는 제2 복원탄성부재(482)로 구성되어 있다.

제1 및 제2 복원탄성부재(481,482)는 복원력을 제공할 수 있다면 판스프링과 같은 다양한 탄성부재가 적용될 수 있지만, 본 실시예에서는 통상 토션스프링이라고 호칭되는 스프링으로 구성된다. 그리고, 제1 복원탄성부재(481)는 회동부재(47)의 시계방향 회전시 그 역방향인 반시계방향으로 복원을 위한 탄성력을 인가할 수 있도록 힌지핀(422)에 코일몸체(481a) 부분이 삽입되고 일측 선단부(481b)가 회동부재(48)의 일측에 걸림되고 타측 선단부(481c)가 지지부재(42,일측 지지본체(421))의 일측에 걸림되게 설치된다. 제2 복원탄성부재(482)는 회동부재(47)의 반시계방향 회전시 그 역방향으로 복원을 위한 탄성력을 인가할 수 있도록 힌지핀(422)에 코일몸체(482a) 부분이 삽입되고 일측 선단부(482b)가 회동부재(48)의 타측에 걸림되고 타측선단부(482c)가 지지부재(42,타측 지지본체(421))의 타측에 걸림되게 설치된다.

이하 본 발명의 제3 실시예에 따른 변형보상장치를 갖는 이중관의 작용효과를 간략하게 설명한다.

도7a 및 도7b에 도시된 제3 실시예에 따른 변형보상장치를 갖는 이중관(1)을 이용하여 스팀공급라인을 시공하게 되면, 전술한 제1 실시예의 작용 설명에서와 같이 구름부재(43)는 외관(12)의 내주면을 타고 구름이동되므로 내관의 길이방향 변형력을 흡수, 보상하는 기능을 수행한다. 이와 동시에 구름부재(43)가 가압탄성부재(44)에 의해 상하로 이동 가능하게 설치되어 있으므로 내관(11)의 길이방향 열변형을 보상하는 동시에 내관(11)의 원주방향 열변형을 보상할 수 있다.

특히, 제3 실시예에 변형보상장치를 갖는 이중관(1)은 변형보상장치(4)가 엘보와 같은 굴곡 연결부 내에 배치된 상태에서 내관이 과도하게 변형될 경우 구름부재(43)가 설치되는 회동부재(47)가 지지부재(42)에 회동 가능하게 결합되어 있으므로 시계방향 또는 반시계방향으로 각운동을 수행할 수 있다.

이에 따라 내관(11)의 과도한 변형으로 굴곡 연결부내에서 공간부(14)의 간격이 좁아질 경우에도 회동부재(47)를 포함하는 구름부재(43)가 회동되므로 외관(12)에 인가되는 부하를 최소화할 수 있어서 외관의 손상을 방지할 수 있다. 이로 인해 공간부(14)의 진공상태를 더욱 안정적으로 유지할 수 있고, 과부하에 따른 내관(11)의 손상을 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 변형보상장치를 갖는 이중관을 실시하기 위한 하나의 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 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

1:이중관 11:내관
12:외관 13:보온층
14:공간부 2.3,4:변형보상장치
21,31,41:클램핑부재 22,32,42:지지부재
221,321,421:지지본체 222,322,472:승강공간
23,33,43:구름부재 24,34,44:가압탄성부재
25,35,45:이동부재 251,351,451:구름부재안착부
252,352,452:연결접속부 253,323,473:이동공
26,36,46:연결봉 47:회동부재
471:회동몸체 48:복원탄성부재
481:제1 복원탄성부재 482:제2 복원탄성부재

Claims (8)

1. 중심에 배치되는 내관, 상기 내관과의 사이에 공간부가 마련되도록 배치되는 외관, 및 상기 내관의 둘레에 설치되고 상기 내관의 팽창 및 수축을 보상하는 변형보상장치를 구비한 이중관에 있어서,
   상기 변형보상장치는, 상기 내관에 설치되는 지지부재; 및 상기 지지부재에 회전 가능하게 설치되고 상기 외관의 내주면에 밀착되어 구름이동 되는 구름부재;를 구비하되, 상기 구름부재를 탄성적으로 지지하도록 설치되는 가압탄성부재를 더 구비하여 상기 구름부재가 상하방향으로 이동 가능하게 설치되고,
   상기 지지부재는 중앙에 상기 구름부재의 승강을 위한 승강공간이 마련된 지지본체로 구성되되, 상기 지지본체는 상기 외관을 향해 장공 형태로 천공되고 상기 구름부재의 상하이동을 안내하는 이동공이 형성되되,
   상기 이동공에 삽입되어 상하로 이동되고 상기 구름부재가 회동, 가능하게 설치되는 이동부재가 더 구비된 것을 특징으로 하는 변형보상장치를 갖는 이중관.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 이동부재는 상부에 상기 구름부재가 설치되고, 하부에 상기 이동공에 삽입되는 연결봉을 구비한 구조로 구성되고,
   상기 가압탄성부재는 상기 이동부재의 저부에 설치되는 압축코일스프링으로 구성된 것을 특징으로 하는 변형보상장치를 갖는 이중관.
5. 중심에 배치되는 내관, 상기 내관과의 사이에 공간부가 마련되도록 배치되는 외관, 및 상기 내관의 둘레에 설치되고 상기 내관의 팽창 및 수축을 보상하는 변형보상장치를 구비한 이중관에 있어서,
   상기 변형보상장치는,
   상기 내관에 설치되는 지지부재; 및
   상기 외관의 내주면에 밀착되어 구름이동 되도록 상기 지지부재를 매개로 설치되는 구름부재;를 구비하되,
   상기 지지부재에 하단이 회동 가능하게 접속되고, 상기 구름부재가 상하로 이동 가능하게 설치되도록 장공 형태의 이동공이 형성된 회동부재; 및
   상기 구름부재를 탄성적으로 지지하도록 상기 회동부재에 설치되는 가압탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변형보상장치를 갖는 이중관.
6. 제5항에 있어서,
   상기 회동부재가 직립된 상태에서 정역방향 회동시에 최초의 직립된 상태로 복귀시키는 탄성력을 인가하도록 설치된 복원탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 변형보상장치를 갖는 이중관.
7. 제6항에 있어서,
   상기 이동공에 삽입되어 상하로 이동되고 상기 구름부재가 회동, 가능하게 설치되는 이동부재가 더 구비된 것을 특징으로 하는 변형보상장치를 갖는 이중관.
8. 제1항, 제4항, 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 구름부재는 중심에 삽입되는 회전축을 기준으로 회전되는 롤러, 또는 원형 볼로 구성되고,
   상기 지지부재는 상기 내관의 외주면에 체결되는 클램핑부재에 등각도로 분할되게 돌출, 형성된 것을 특징으로 하는 변형보상장치를 갖는 이중관.

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