KR101607825B1 - 필라멘트 와인딩용 파이프의 연결장치 및 이를 이용한 연결방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 필라멘트 와인딩용 파이프의 연결장치 및 이를 이용한 연결방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연속식으로 형성된 필라멘트 와인딩용 파이프의 끝단부에 벨 부와 스피곳 부가 본딩 결합되고, 상기 필라멘트 와인딩용 파이프와 본딩 결합된 스피곳 부가 필라멘트 와인딩용 파이프와 본딩 결합된 벨 부의 내부에 결합되어 필라멘트 와인딩용 파이프가 연결됨으로써, 종래의 비연속식 Bell & Spigot의 장점과 연속식 파이프의 장점을 모두 추구하고, 내압성능면에서 종래의 연결방식과 비교하여도 떨어지지 않으면서 간편하고 편리하게 파이프를 연결하며, 그로 인해 작업공정 및 작업시간이 절감되어 전체적인 작업비용이 절감되는 특징이 있다.

Description

필라멘트 와인딩용 파이프의 연결장치 및 이를 이용한 연결방법{Connection equipment of filament winding pipe and method for connection using the same}

본 발명은 필라멘트 와인딩용 파이프의 연결장치 및 이를 이용한 연결방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연속식으로 형성된 필라멘트 와인딩용 파이프의 끝단부에 벨 부와 스피곳 부가 본딩 결합되고, 상기 필라멘트 와인딩용 파이프와 본딩 결합된 스피곳 부가 필라멘트 와인딩용 파이프와 본딩 결합된 벨 부의 내부에 결합되어 필라멘트 와인딩용 파이프가 연결되는 필라멘트 와인딩용 파이프의 연결장치 및 이를 이용한 연결방법에 관한 것이다.

일반적으로 상하수도관 파이프로는 PVC관, PE관, 주철관, 레진콘크리트관, 유리섬유 복합관등 여러 종류가 있으며 상수도관으로 사용되는 PVC관의 경우 직경이 300mm 미만으로 주로 사용되며 300mm 이상의 관을 상하수도관으로 사용하기 위해서는 파이프의 두께가 두꺼워져야 하며 PVC 강도와 매설 하중에 의한 문제를 해결하고자 많은 노력과 개선은 되었지만 큰 구경인 500mm이상의 파이프를 사용하기에는 제한되어 있으며 유리섬유 복합관의 경우 강도와 하중에는 문제가 없으나 내부가 불포화 폴리에스테르 수지로 제조되어 장기적인 상수도관으로 사용하기에는 아직도 신뢰가 가지 않아 새로운 복합관으로 PE관이나 PP관 그리고 주철관 내부의 코팅 등 품질과 파이프 강도 보강, 제조에 많은 노력을 하고 있는 실정이다.

최근 산업의 다각화에 따라 경량화된 고강도 및 고탄성률을 갖는 강화된 제품의 수요가 늘고 있으나, 국내 복합재료(FRP:fiber reinforced plastics) 생산 및 성형 기술은 선진국에 비해 매우 낙후되어 있다. 복합재료 성형기술은 일반적으로 레이업(lay-up), 필라멘트 와인딩(filament widing)및 수지 이송 성형(RTM)등으로 나눌 수 있으며, 복합재료 파이프 성형에는 필라멘트 와인딩 성형기법이 가장 많이 사용되고 있다. 필라멘트 와인딩 성형기술은 짧은 역사에도 불구하고 많은 연구와 기술축적을 바탕으로 제품의 질적인 면에서 비약적인 발전을 이룩하였다.

이렇게 필라멘트 와인딩 성형으로 형성된 파이프의 접합에는 Butt & Wrap(접합적층법), Flange fitting, Bell & Spigot, Socket Sleeve 법 등이 대표적인 연결방법이다.

근간에 이런 파이프의 수요가 수자원고갈에 따른 장거리 물배관이나 석유나 가스의 이송배관수요의 증대로 기존의 비연속식 생산법이 아닌 연속성형으로 대량생산이 가능해짐에 따라 그 연결방법 또한 매우 중요한 분야으로 인식되고 있다.

비연속식 생산법으로 성형된 파이프 접합방식중 Bell & Spigot 접합법은 누수의 걱정이 없고 특별한 기술없이 접합이 용이하고, 요구하는 내압을 충분히 만족시키는 아주 안정된 방법으로 널리 알려져 있다.

다만 이 비연속식 생산법의 생산성이 매우 낮아(일 최대 길이10미터, 1500m직경기준) 2개정도가 고작이다.

이후 생산성이 대폭 향상된 연속성형법 개발로 생산성이 최소 20배로 경제성과 일정물성이 보장된 파이프 생산이 가능해졌다.

그러나 구조상 처음과 끝의 형상이 동일하여 Bell & Spigot 접합은 아예 원천적으로 불가능하다.

또한, 상기 파이프와 파이프의 연결 후, 내부에 이송되는 유체의 고압에 의해 파이프가 연결부재에서 이탈되는 경우가 빈번히 발생하여 누수, 파손 등이 많이 발생한다.

이런 문제점을 해결하기 위해 파이프 라인상에 앙카볼트, 너트 등을 이용하여 연결부재와 고정을 시키고, 별도의 콘크리트 보강 작업이 필요하다.

그러나, 이런 보강 작업에 의해 시공비와 시공시간 및 인력 등이 증가하여 전체적인 공사비 및 공사기간 등이 증가하여 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.

등록특허공보 제10-1149419호 공개특허공보 제10-2010-0034172호

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,

연속식으로 형성된 필라멘트 와인딩용 파이프의 끝단부에 벨 부와 스피곳 부가 본딩 결합되고, 상기 필라멘트 와인딩용 파이프와 본딩 결합된 스피곳 부가 필라멘트 와인딩용 파이프와 본딩 결합된 벨 부의 내부에 결합되어 필라멘트 와인딩용 파이프가 연결됨으로써, 종래의 비연속식 Bell & Spigot의 장점과 연속식 파이프의 장점을 모두 추구하고, 내압성능면에서 종래의 연결방식과 비교하여도 떨어지지 않으면서 간편하고 편리하게 파이프를 연결하며, 그로 인해 작업공정 및 작업시간이 절감되어 전체적인 작업비용이 절감되는 필라멘트 와인딩용 파이프의 연결장치 및 이를 이용한 연결방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 필라멘트 와인딩용 파이프의 연결장치에 있어서,

상기 필라멘트 와인딩용 파이프의 끝단부에 부착되고, 상기 필라멘트 와인딩용 파이프의 관경보다 넓도록 일측으로 확관 형성되는 벨(bell) 부와;

상기 필라멘트 와인딩용 파이프의 끝단부에 부착되어 벨 부의 내부에 삽입되면서 다수개의 필라멘트 와인딩용 파이프가 연결되는 스피곳(spigot) 부;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩용 파이프의 연결장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 연속식 필라멘트 와인딩용 파이프의 연결방법에 있어서,

벨 부를 비연속식 와인딩법에 의해 성형하는 단계;

스피곳 부를 원심 성형법에 의해 성형하는 단계;

상기 성형된 벨 부와 스피곳 부를 각각 필라멘트 와인딩용 파이프의 끝단부에 접착제를 사용하여 접합하는 단계;

상기 접착제로 접한 상태에서 접합 부위를 한번 더 유리섬유 또는 수지에 의해 오버레이(overlay)하는 단계;

상기 필라멘트 와인딩용 파이프의 설치현장에서 상기 스피곳 부가 벨 부 내에 삽입되어 필라멘트 와인딩용 파이프를 연결하는 단계;

상기 필라멘트 와인딩용 파이프끼리 이탈되는 것을 방지하도록 스피곳 부와 벨 부 사이에 이탈방지 키를 하나 이상 끼우고 마감하는 단계;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연속식 필라멘트 와인딩용 파이프의 연결방법에 관한 것이다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의필라멘트 와인딩용 파이프의 연결장치 및 이를 이용한 연결방법은 연속식으로 형성된 필라멘트 와인딩용 파이프의 끝단부에 벨 부와 스피곳 부가 본딩 결합되고, 상기 필라멘트 와인딩용 파이프와 본딩 결합된 스피곳 부가 필라멘트 와인딩용 파이프와 본딩 결합된 벨 부의 내부에 결합되어 필라멘트 와인딩용 파이프가 연결됨으로써, 종래의 비연속식 Bell & Spigot의 장점과 연속식 파이프의 장점을 모두 추구하고, 내압성능면에서 종래의 연결방식과 비교하여도 떨어지지 않으면서 간편하고 편리하게 파이프를 연결하며, 그로 인해 작업공정 및 작업시간이 절감되어 전체적인 작업비용이 절감되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연속식 필라멘트 와인딩용 파이프와 연결장치를 나타낸 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 연결장치를 나타낸 분해 단면도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 벨 부를 나타낸 단면도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스피곳 부를 나타낸 단면도이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 필라멘트 와인딩용 파이프의 연결방법을 나타낸 순서도이다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 필라멘트 와인딩용 파이프와 연결장치를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 연결장치를 나타낸 분해 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 벨 부를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스피곳 부를 나타낸 단면도이다.

도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 필라멘트 와인딩용 파이프의 연결장치는 필라멘트 와인딩용 파이프(50)와 다른 필라멘트 와인딩용 파이프(50)를 상호 연결하는 장치로써, 벨(bell) 부(10)와, 스피곳(spigot) 부(20)로 구성된다.

여기서, 상기 필라멘트 와인딩용 파이프(50)는 복합소재 재질의 파이프로써, 유리섬유나 카본섬유 등의 화이바와 불포화수지나 에폭시수지 등의 열경화성수지를 필라멘트 와인딩법으로 만드렐 위에 나선형으로 감아서 형성하고, 그 형태에서 경화시켜 파이프가 완성된다.

그리고, 상기 필라멘트 와인딩용 파이프(50)의 용도는 스틸과 같은 부식성 소재대체품이나 산,알카리 그리고 각종 약품의 운송등에 쓰이는 경량, 강성, 내부식성, 내약품성의 특성을 가진 배관자재이다.

상기 벨 부(10)는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 필라멘트 와인딩용 파이프(50)의 끝단부에 부착되고, 상기 필라멘트 와인딩용 파이프(50)의 관경보다 넓도록 일측으로 확관 형성된다. 즉, 상기 벨 부(10)는 원통형 형태로 형성되는데, 스피곳 부(20)가 삽입되는 끝단부가 확관된 형태로 형성되고, 상기 확관된 부위는 경사지게 형성되어 스피곳 부(20)의 삽입이 용이하다.

여기서, 상기 필라멘트 와인딩용 파이프(50)의 끝단부는 벨 부(10)의 내부에 삽입된 상태로 형성되고, 상기 필라멘트 와인딩용 파이프(50)와 벨 부(10) 사이에 접착제가 발라져서 본딩 접합된다.

그리고, 상기 벨 부(10)는 도 2와 도 3에서처럼, 확관된 내주연에 이탈방지 홈(11)이 원주방향으로 길게 형성되고, 상기 이탈방지 홈(11)에 이탈방지 키(30)가 결합되어 삽입된 스피곳 부(20)가 이탈되지 않는다.

또한, 상기 이탈방지 홈(11)은 벨 부(10)의 내주연에 형성되되, 하나 이상 형성되어 스피곳 부(20)가 쉽게 이탈되지 않도록 한다.

한편, 상기 이탈방지 키(30)는 링 형태로 형성되어 중앙부에 스피곳 부(20)가 끼워지는데, 상기 스피곳 부(20)와 접촉되는 내주연에는 톱니 형태의 걸림돌기(미도시)가 원주방향으로 형성되고, 상기 걸림돌기는 스피곳 부(20)가 이탈방지 키(30)의 중앙부로 삽입시에는 용이하게 이동되고 반대로 이동시에는 쉽게 이탈되지 않는 형태로 형성된다.

여기서, 상기 벨 부(10)는 스피곳 부(20)와 접촉되는 내주연의 표면이 균일하도록 와인딩 성형법으로 형성된다.

상기 스피곳 부(20)는 도 1 내지 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 필라멘트 와인딩용 파이프(50)의 끝단부에 부착되어 벨 부(10)의 확관된 부위를 통해 내부에 삽입되고, 이로 인해 다수개의 필라멘트 와인딩용 파이프(50)가 연결되는 것이다.

여기서, 상기 필라멘트 와인딩용 파이프(50)의 끝단부는 스피곳 부(20)의 외주연에 구비된 상태로 형성되는데, 즉, 상기 스피곳 부(20)가 필라멘트 와인딩용 파이프(50)의 내부에 구비되고, 상기 필라멘트 와인딩용 파이프(50)와 스피곳 부(20) 사이에 접착제가 발라져서 본딩 접합된다.

그리고, 상기 스피곳 부(20)의 외주연에는 도 2 및 도 4에서처럼, 벨 부(10)와의 사이를 밀폐하는 오링(40)이 결합되도록 결합홈(21)이 원주방향으로 길게 형성되고, 상기 결합홈(21)은 하나 이상 형성됨으로써, 오링(40)을 하나 이상 결합되어 밀폐력이 상승한다.

또한, 상기 스피곳 부(20)의 외주연에는 도 2 및 도 4에서처럼, 벨 부(10)의 내주연에 형성된 이탈방지 홈(11)에 끼워지는 이탈방지 키(30)가 위치하도록 연결홈(22)이 원주방향으로 길게 형성된다.

또한, 상기 스피곳 부(20)는 도 1 내지 도 2에서처럼, 파이프(50)의 몸통 두께보다 두껍게 형성되는데, 즉, 상기 파이프(50)의 몸통 두께보다 2 ~ 4배정도로 두껍게 형성됨으로써, 상기 스피곳 부(20)의 외주연에 소정깊이의 결합홈(21)이 형성될 수 있는 것이다.

한편, 상기 스피곳 부(20)는 벨 부(10)와 접촉되는 외주연의 표면이 균일하도록 원심성형법으로 형성된다.

이하에서는 상기에서 기술한 필라멘트 와인딩용 파이프(50)의 연결장치를 이용한 필라멘트 와인딩용 파이프(50)의 연결방법을 도면을 참고하여 기술한다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 필라멘트 와인딩용 파이프의 연결방법을 나타낸 순서도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 필라멘트 와인딩용 파이프(50)의 연결방법은 벨 부(10)를 비연속식 와인딩법에 의해 성형하고(S100), 상기 스피곳 부(20)를 원심 성형법에 의해 성형한다(S200). 이때, 상기 벨 부(10)와 스피곳 부(20)는 상호 맞닿는 부위가 매우 정밀해야 하므로 벨 부(10)는 내면이 균일한 와인딩법으로 스피곳 부(20)는 외면이 균일해야 하므로 원심성형법으로 성형되는 것이다.

그런 다음, 상기 성형된 벨 부(10)와 스피곳 부(20)를 각각 필라멘트 와인딩용 파이프(50)의 끝단부에 접착제를 사용하여 접합하고(S300), 상기 접착제로 접한 상태에서 접합 부위를 한번 더 유리섬유 또는 수지에 의해 오버레이(overlay)한다(S400).

여기서, 상기 성형된 벨 부(10)와 스피곳 부(20)는 하나의 필라멘트 와인딩용 파이프(50)의 양끝단부에 각각 접합하거나, 하나의 필라멘트 와인딩용 파이프(50)의 양끝단부에 벨 부(10)만 접합하고, 다른 하나의 필라멘트 와인딩용 파이프(50)의 양끝단부에 스피곳 부(20)만 접합하는 등 다양한 방식으로 필라멘트 와인딩용 파이프(50)에 접합한다.

그렇게 완성된 필라멘트 와인딩용 파이프(50)를 현장에서 설치시, 상기 스피곳 부(20)가 벨 부(10) 내에 삽입되어 필라멘트 와인딩용 파이프(50)를 연결한다(S500). 즉, 상기 필라멘트 와인딩용 파이프(50)에 접합된 스피곳 부(20)가 필라멘트 와인딩용 파이프(50)에 접합된 벨 부(10) 내에 삽입되면서 두 개의 필라멘트 와인딩용 파이프(50)가 상호 연결되는 것이다.

여기서, 상기 스피곳 부(20)의 결합홈(21)에 누수방지용 오링(40)을 끼워 벨 부(10) 내에 삽입되는데, 상기 오링(40) 전체에 에폭시 접착제를 도포하여 오링(40)이 스피곳 부(20)의 결합홈(21)에서 빠지지 않으면서 상기 오링(40)에 의해 스피곳 부(20)와 벨 부(10) 사이를 밀폐하여 누수를 방지한다.

그런 다음, 상기 필라멘트 와인딩용 파이프(50)끼리 이탈되는 것을 방지하도록 스피곳 부(20)와 벨 부(10) 사이에 이탈방지 키(30)를 하나 이상 끼우고 외부를 깔끔하게 마감처리한다(S600).

이렇듯, 본 발명의 연결장치는 연속식으로 제작되는 필라멘트 와인딩용 파이프(50)에도 적용되지만 비연속식으로 제작되는 파이프에도 적용할 수 있어 기존에 설치된 파이프에 현장에서 연결장치를 이용하여 바로 연결할 수 있다.

10 : 벨 부 11 : 이탈방지 홈
20 : 스피곳 부 21 : 결합홈
22 : 연결홈
30 : 이탈방지 키 40 : 오링
50 : 필라멘트 와인딩용 파이프

Claims (9)

1. 필라멘트 와인딩용 파이프의 연결장치에 있어서,
   상기 필라멘트 와인딩용 파이프의 끝단부에 부착되고, 상기 필라멘트 와인딩용 파이프의 관경보다 넓도록 일측으로 확관 형성되는 벨(bell) 부와;
   상기 필라멘트 와인딩용 파이프의 끝단부에 부착되어 벨 부의 내부에 삽입되면서 다수개의 필라멘트 와인딩용 파이프가 연결되는 스피곳(spigot) 부;를 포함하여 구성되고,
   상기 벨 부와 스피곳 부는 필라멘트 와인딩용 파이프의 끝단부와의 사이에 접착제를 이용하여 본딩 부착되며,
   상기 벨 부는 확관된 내주연에 이탈방지 홈이 원주방향으로 길게 형성되고, 상기 이탈방지 홈에 이탈방지 키가 결합되어 삽입된 스피곳 부가 이탈되지 않고, 상기 벨 부는 스피곳 부와 접촉되는 내주연의 표면이 균일하도록 와인딩 성형법으로 형성되며,
   상기 스피곳 부의 외주연에는 벨 부와의 사이를 밀폐하는 오링이 결합되도록 결합홈이 원주방향으로 길게 형성되고, 상기 결합홈은 하나 이상 형성되고, 상기 스피곳 부는 파이프의 몸통 두께보다 두껍게 형성되어 결합홈이 형성될 수 있으며, 상기 스피곳 부는 벨 부와 접촉되는 외주연의 표면이 균일하도록 원심성형법으로 형성되며,
   상기 이탈방지 키는 링 형태로 형성되어 중앙부에 스피곳 부가 끼워지는데, 상기 스피곳 부와 접촉되는 이탈방지 키의 내주연에는 톱니 형태의 걸림돌기가 원주방향으로 형성되고, 상기 걸림돌기는 스피곳 부가 이탈방지 키의 중앙부로 삽입시에는 용이하게 이동되고 반대로 이동시에는 쉽게 이탈되지 않는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩용 파이프의 연결장치.
   
2. 연속식 필라멘트 와인딩용 파이프의 연결방법에 있어서,
   벨 부를 비연속식 와인딩법에 의해 성형하는 단계(S100);
   스피곳 부를 원심 성형법에 의해 성형하는 단계(S200);
   상기 성형된 벨 부와 스피곳 부를 각각 필라멘트 와인딩용 파이프의 끝단부에 접착제를 사용하여 본딩 접합하는 단계(S300);
   상기 접착제로 접한 상태에서 접합 부위를 한번 더 유리섬유 또는 수지에 의해 오버레이(overlay)하는 단계(S400);
   상기 필라멘트 와인딩용 파이프의 설치현장에서 상기 스피곳 부가 벨 부 내에 삽입되어 필라멘트 와인딩용 파이프를 연결하는 단계(S500);
   상기 필라멘트 와인딩용 파이프끼리 이탈되는 것을 방지하도록 스피곳 부와 벨 부 사이에 이탈방지 키를 하나 이상 끼우고 마감하는 단계(S600);를 포함하여 이루어지고,
   상기 스피곳 부가 벨 부 내에 삽입되어 필라멘트 와인딩용 파이프를 연결하는 단계(S500)에서,
   상기 스피곳 부의 결합홈에 누수방지용 오링을 끼우는데, 상기 오링 전체에 에폭시 접착제를 도포하여 오링이 스피곳 부의 결합홈에서 빠지지 않으면서 상기 스피곳 부와 벨 부 사이를 밀폐하여 누수를 방지하는 것을 특징으로 하는 연속식 필라멘트 와인딩용 파이프의 연결방법.
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