KR101664312B1 - 폴리에틸렌 파이프 열융착용 접합 공구의 지지장치 - Google Patents

Abstract

본 개시(Disclosure)는, 원자력 발전소 냉각수 인입관, 도시가스 이송관 등과 같은 대구경의 폴리에틸렌 파이프를 맞대기(butt joining) 열융착 접합에 사용되는 접합 공구(예: 면취기(BEVELER), 열판(HEAT PLATE))의 장착 각도를 조절할 수 있는 지지장치에 관한 것으로서, 서로 분리된 제1,2 파이프의 서로 마주하는 제1,2 접합 면의 열융착 접합을 위해, 상기 제1,2 접합 면 사이에 개재되어 상기 제1,2 접합 면의 접합 공정에 사용되는 접합 공구가 장착되는 폴리에틸렌 파이프 열융착용 접합 공구의 지지장치로서, 상기 제1,2 파이프의 외부에 상기 제1,2 파이프가 접합 되는 방향으로 길게 구비되는 지지막대; 상기 지지막대에 거치 되도록 상기 접합 공구의 일 측에 구비되는 거치 돌기; 및 상기 지지막대에 결합 되어 구비되며, 상기 제1,2 파이프가 접합 되는 방향으로 상기 거치 돌기의 일면과 타면 중 적어도 하나의 면에 면접하여 상기 접합 공구가 상기 제1,2 파이프가 접합 되는 방향과 설정된 경사로 배치되도록 가이드 하는 복수의 경사 조절 면을 가지는 돌기 지지부;를 포함하는 폴리에틸렌 파이프 열융착용 접합 공구의 지지장치를 제1 발명으로 제공한다.

Description

폴리에틸렌 파이프 열융착용 접합 공구의 지지장치{MOUNTING APPARATUS OF BONDING TOOL FOR BUTT FUSION OF POLYETHYLENE PIPES}

본 개시(Disclosure)는, 폴리에틸렌 파이프 열융착용 접합 공구의 지지장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원자력 발전소 냉각수 인입관, 도시가스 이송관 등과 같은 대구경의 폴리에틸렌 파이프를 맞대기(butt joining) 열융착 접합에 사용되는 접합 공구(예: 면취기(BEVELER), 열판(HEAT PLATE))의 장착 각도를 조절할 수 있는 지지장치에 관한 것이다.

여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).

원자력 발전소나 도시가스 저장소 등에서 다량의 냉각수나 도시가스를 필요한 곳에 공급할 때에는 배관을 통해 공급하는데, 이때 배관 재료로서 주로 금속관이 사용된다.

그러나 원자력 발전소의 예를 들면, 원자력 발전소에서는 1차 냉각재를 냉각시키기 위해서는 다량의 냉각수가 필요하며, 이에 따라 대구경의 냉각수 인입관을 바다에 매설하여 이를 통해 바닷물을 취출 하여 냉각수로서 사용하는데, 이때 냉각수 인입관으로서 금속관을 사용하게 되면 해수에 의해 인입관이 쉽게 부식되는 문제가 있으며, 이에 따라 최근에는 냉각수 인입관으로서 금속관 대신 폴리에틸렌관 등의 합성수지관을 사용하고 있다.

특히 폴리에틸렌은 다른 재질에 비해 내화학성, 위생성, 유연성, 경량성 등이 우수하고, 특히 전식(전해부식) 및 부식이 전혀 없어 반영구적으로 사용 가능하고, 유지 관리가 쉽고 경제성 등의 이점이 있기 때문에 냉각수 인입관용으로뿐만 아니라 상·하수도용 및 가스 이송용으로도 사용되고 있다.

이와 같은 폴리에틸렌 파이프를 이용하여 배관할 때에는 폴리에틸렌 파이프를 서로 연결하여야 하는데, 이러한 폴리에틸렌 파이프를 연결하는 방식에는 금속제 커플링 등을 이용하는 기계적 연결방식과 열을 이용하여 연결하는 방식이 있으며, 기계적 연결방식은 커플링과 이에 소요되는 연결 부자재 등이 금속으로 이루어져 있기 때문에 여전히 부식의 우려가 있어 폴리에틸렌 파이프를 연결할 때에는 주로 열을 이용하여 연결하는 방식이 사용되고 있다.

열을 이용하여 폴리에틸렌 파이프를 연결하는 방식에도 열융착(heat fusion)방식과 전기융착(electro fusion) 방식이 있으며, 열융착 방식은 다시 융착 형태별로 맞대기 융착(butt fusion), 소켓 융착(socket fusion) 및 새들 융착(saddle fusion)으로 분류되고, 전기 융착은 전기소켓 융착과 전기새들 융착으로 구분되고, 이때 열융착 방식은 외부 열원(heater)을 이용하여 연결하고자 하는 부위를 용융시킨 다음 압착하여 접합하는 방식이고, 전기융착은 전열선(heating coil)을 이음관 내부에 삽입하여 전원을 이음관의 열선에 가함으로 발생하는 저항 열을 이용하여 연결하고자 하는 부위를 용융시켜 연결하는 융착 방식으로서 소켓융착이나 전기소켓 융착은 별도의 이음관(소켓)을 사용하여야 하는 불편이 있기 때문에 냉각수 인입관, 가스이송배관 등을 연결할 때에는 주로 이음관이 필요 없는 열융착에 의한 맞대기 융착 방식이 사용된다.

폴리에틸렌 파이프를 맞대기 융착 방식에 의해 서로 연결할 때에는 먼저 연결하고자 하는 2개의 파이프 단부를 클리닝 과정을 통해 파이프 생산시 외피에 형성된 산화 피막과 보관이나 운반시 흙이나 먼지 등을 제거한 다음, 연결하고자 하는 2개의 폴리에틸렌 파이프를 융착 장치에 의해 클램핑하여 일정 간격을 두고 일렬로 배열한 후, 연결하고자 하는 양 파이프의 마주보는 단면이 정확히 서로 일치되도록 파이프를 정렬한다.

상기와 같은 과정에 의해 2개의 파이프가 융착장치 상에 정확히 정렬되고 나면, 2개의 파이프 단부 사이에 플레이트 형태의 히터를 삽입하여 파이프의 단부를 용융시킨 다음, 히터를 제거한 상태에서 2개의 파이프를 서로 맞댄 후 용융부분이 냉각될 때까지 적절한 압력을 가하여 접합을 완성한다.

상기와 같은 과정 중에 두 개의 파이프 단면을 가열하는데 사용되는 열판구조는 전통적으로 평판구조 이루어져 있다. 이러한 구조는 필연적으로 가열 계면이 일자 수직구조, 즉 파이프의 길이방향에 대해 가열 면이 수직 하게 배치된다(특허문헌 1,2 참조).

그러나 가열 계면을 파이프의 길이방향에 대해 비스듬하게 구비하는 경우 접합 면적이 증가 되어 접합 강도가 향상될 수 있음을 예측할 수 있다.

그럼에도 불구하고, 가열 계면, 즉 접합 면을 비스듬히 형성하는 경우, 접합 면을 가공하거나(면취기), 가열하여 용융시키는(열판) 접합 공구를 경사진 접합 면에 대응하게 배치 시키는 지지장치가 개시되지 못하고 있다.

더하여, 공정에 따라 접합 면의 경사가 변경될 수 있는데, 다양한 접합 면 경사에 대응하여 접합 공구를 경사지게 배치하여 지지하는 장치의 개발이 요구되고 있다.

US 8128853 B2 US 2006-0032349 A1

본 개시는, 가열 계면, 즉 접합 면을 비스듬히 형성하는 경우, 접합 면을 가공하거나(면취기), 가열하여 용융시키는(열판) 접합 공구를 경사진 접합 면에 대응하게 배치 시킬 수 있는 폴리에틸렌 파이프 열융착용 접합 공구의 지지장치의 제공을 일 목적으로 한다.

본 개시는, 접합 공정마다 서로 달리하는 접합 면의 다양한 경사에 대응하여 접합 공구를 경사지게 배치하여 지지하는 폴리에틸렌 파이프 열융착용 접합 공구의 지지장치의 제공을 일 목적으로 한다.

여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).

상기한 과제의 해결을 위해, 본 개시는, 서로 분리된 제1,2 파이프의 서로 마주하는 제1,2 접합 면의 열융착 접합을 위해, 상기 제1,2 접합 면 사이에 개재되어 상기 제1,2 접합 면의 접합 공정에 사용되는 접합 공구가 장착되는 폴리에틸렌 파이프 열융착용 접합 공구의 지지장치에 있어서, 상기 제1,2 파이프의 외부에 상기 제1,2 파이프가 접합 되는 방향, 즉 상기 제1,2 파이프의 길이방향으로 길게 구비되는 지지막대; 상기 지지막대에 거치 되도록 상기 접합 공구의 일 측에 구비되는 거치 돌기; 및 상기 지지막대에 결합 되어 구비되며, 상기 제1,2 파이프가 접합 되는 방향으로 상기 거치 돌기의 일면과 타면 중 적어도 하나의 면에 면접하여 상기 접합 공구가 상기 제1,2 파이프가 접합 되는 방향과 설정된 경사로 배치되도록 가이드 하는 돌기 지지부;를 포함하며, 상기 돌기 지지부는, 상기 제1,2 파이프가 접합 되는 방향으로 상기 거치 돌기의 일면과 타면 중 적어도 하나의 면과 마주하며, 상기 제1,2 파이프가 접합 되는 방향을 향하는 베이스 면;과, 상기 베이스 면에 형성되되, 상기 베이스 면의 외연으로 정의되는 도형에 내접 하는 다각형의 외부영역에 각각 형성되고, 상기 베이스 면에 대한 경사가 서로 다르게 구비되는 복수의 경사 조절 면;을 가지며, 상기 거치 돌기의 일 면이 상기 복수의 경사 조절 면 중에서 선택된 어느 하나의 경사 조절 면과 면 접촉된 상태로 상기 거치 돌기가 상기 지지막대에 거치 됨으로써, 상기 접합 공구가 상기 제1,2 파이프의 길이방향에 대해 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 파이프 열융착용 접합 공구의 지지장치를 제1 발명으로 제공한다.

또한, 본 개시는, 상기 제1 발명의 폴리에틸렌 파이프 열융착용 접합 공구의 지지장치에 있어서, 상기 베이스 면의 외연으로 정의되는 도형은, 원으로 구비되고, 상기 베이스 면의 외연으로 정의되는 도형에 내접 하는 다각형은, 직사각형으로 구비되는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 파이프 열융착용 접합 공구의 지지장치를 제2 발명으로 제공한다.

또한, 본 개시는, 상기 제2 발명의 폴리에틸렌 파이프 열융착용 접합 공구의 지지장치에 있어서, 상기 지지막대는, 상기 제1,2 파이프의 외부에 구비되되, 상기 제1,2 파이프의 두께 방향으로 일 측과 타 측에 각각 구비되고, 상기 거치 돌기는, 상기 지지막대 각각에 거치 되도록 상기 접합 공구의 일 측과 타 측에 각각 구비되며, 상기 돌기 지지부는, 상기 지지막대에 각각 구비되어 상기 거치 돌기를 지지하도록 구비되되, 상기 제1,2 파이프가 접합 되는 방향으로 상기 거치 돌기의 일면과 타면을 각각 지지하도록 하나의 지지막대에 두 개가 구비되는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 파이프 열융착용 접합 공구의 지지장치를 제3 발명으로 한다.

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본 개시에 따르면, 지지막대, 거치 돌기 및 복수의 경사 조절 면을 가지는 돌기 지지부에 의해, 가열 계면, 즉 접합 면을 비스듬히 형성하는 경우, 접합 면을 가공하거나(면취기), 가열하여 용융시키는(열판) 접합 공구를 경사진 접합 면에 대응하게 배치 시킬 수 있게 된다.

따라서 접합 면적이 증가 되므로, 접합 강도가 향상된다.

도 1은 본 개시의 일 실시형태에 따른 폴리에틸렌 파이프 열융착용 접합 공구의 지지장치의 일 사용 예를 보인 도면.
도 2는 도 1의 다른 사용 예를 보인 도면.
도 3은 도 1에서 돌기 지지부를 자세히 보인 도면.
도 4는 도 1에서 돌기 지지부의 다양한 배치를 보인 도면.

이하, 본 개시에 따른 폴리에틸렌 파이프 열융착용 접합 공구의 지지장치를 구현한 다양한 실시형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.

다만, 본 개시의 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 개시의 사상을 이해하는 통상의 기술자는 본 개시와 동일한 기술적 사상의 범위 내에 포함되는 다양한 실시 형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 기술적 사상에 포함됨을 밝힌다.

또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 개시의 기술적 내용을 파악함에 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 개시의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 개시의 일 실시형태에 따른 폴리에틸렌 파이프 열융착용 접합 공구의 지지장치의 일 사용 예를 보인 도면, 도 2는 도 1의 다른 사용 예를 보인 도면, 도 3은 도 1에서 돌기 지지부를 자세히 보인 도면, 도 4는 도 1에서 돌기 지지부의 다양한 배치를 보인 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시형태에 따른 폴리에틸렌 파이프 열융착용 접합 공구의 지지장치(100)는, 서로 분리된 제1,2 파이프(10,20)의 서로 마주하는 제1,2 접합 면(11,21)의 열융착 접합을 위해, 제1,2 접합 면(11,21) 사이에 개재되어 제1,2 접합 면(11,21)을 용융시키는 폴리에틸렌 파이프 열융착용 접합 공구의 지지장치(100)로서, 지지막대(110), 거치 돌기(120), 복수의 경사 조절 면(130a)을 가지는 돌기 지지부(130)를 포함한다.

본 실시형태에 있어서, 접합 공구(140)는 접합 면을 매끄럽게 가공하는 면취기(BEVELER), 접합 면을 가열하여 용융시키는 열판(HEAT PLATE)을 예로 들 수 있으나, 접합 공정에 사용되는 모든 공구, 장치가 포함됨은 물론이다.

지지막대(110)는, 접합 공구(140)의 장착 내지 거치를 위해 구비되는 구성으로서, 제1,2 파이프(10,20)의 외부에 배치된다.

지지막대(110)는, 제1,2 파이프가 접합 되는 방향으로 길게 구비된다.

지지막대(110)는, 단면이 원형 또는 다각형이 긴 막대로 구비될 수 있다.

거치 돌기(120)는, 접합 공구(140)의 일 측에서 돌출되어 구비된다.

거치 돌기(120)는, 접합 공구(140)가 지지막대(110)에 거치 되어 위치를 일정하게 유지시키는 기능을 한다.

돌기 지지부(130)는, 지지막대(110)에 결합 되어 구비된다. 결합 방식은 지지막대(110)의 길이 방향으로 끼워져 결합되는 방식, 지지막대(110)의 두께 방향으로 끼워져 결합되는 방식 어느 것이라도 무방하다.

다만, 복수의 경사 조절 면(130a)의 형성을 위해서는 전자가 바람직하다.

돌기 지지부(130)는, 복수의 경사 조절 면(130a)을 가진다.

복수의 경사 조절 면(130a)은, 제1,2 파이프(10,20)가 접합 되는 방향으로 거치 돌기(120)의 일면과 타면 중 적어도 하나의 면에 면접하여 접합 공구(140)가 제1,2 파이프(10,20)가 접합 되는 방향과 설정된 경사로 배치되도록 가이드하도록 구비된다.

여기서, 복수의 경사 조절 면(130a)에 의해 접합 공구(140)의 경사를 조절하기 위해, 거치 돌기(120)의 일면과 타면이, 제1,2 파이프(10,20)를 향하는 접합 공구(140)의 일면과 타면과 평행한 면으로 구비되는 것은 자명하다 할 것이다.

이와 달리, 같은 방향을 향하는 거치 돌기(120)의 일면과 접합 공구(140)의 일면 사이의 각과, 거치 돌기(120)의 타면과 접합 공구(140)의 타면 사이의 각이 동일하게 유지되는 한, 복수의 경사 조절 면(130a)에 의해 접합 공구(140)의 경사를 조절하는 것은 가능하다.

구체적으로, 돌기 지지부(130)는, 복수의 경사 조절 면(130a)이 구비되는 베이스 면(131)을 가진다.

베이스 면(131)은, 제1,2 파이프(10,20)가 접합 되는 방향으로 거치 돌기(120)의 일면과 타면 중 적어도 하나의 면과 마주하며, 제1,2 파이프(10,20)가 접합 되는 방향을 향하는 평면으로 구비된다. 즉, 베이스 면(131)은, 제1,2 파이프(10,20)가 접합 되는 방향에 대해 수직한 평면으로 구비된다.

복수의 경사 조절 면(130a)은, 베이스 면(131)에 형성되되, 베이스 면(131)의 외연으로 정의되는 도형에 내접 하는 다각형의 외부영역에 각각 형성된다.

여기서 외부영역은, 베이스 면(131)의 외연으로 정의되는 도형의 내부로서, 도형에 내접 하는 다각형의 외부에 의해 정의되는 영역을 의미한다.

외부 영역은, 내접 하는 도형의 외부이므로, 서로 겹치지 않는 복수 개의 독립된 영역으로 형성된다.

여기서, 외부 영역의 개수는, 내접 하는 다각형의 변의 수와 동일함은 자명하다.

바람직하게, 도형은, 원으로 구비되고, 도형에 내접 하는 다각형은, 직사각형, 더욱 바람직하게는 정사각형으로 구비된다.

복수의 경사 조절 면(130a)은, 복수의 외부 영역에 경사진 면으로 구비되는데, 각각은 베이스 면(131)에 대한 경사가 서로 다르게 구비된다.

여기서, 복수의 경사 조절 면(130a)과 베이스 면(131) 사이의 각은, 0°를 포함함은 물론이다. 이는, 도 1과 같이 접합 면이 접합 되는 방향에 수직 한 것을 의미한다.

결국, 본 개시에 따르면, 복수의 경사 조절 면(130a)에 각각 대응하는 경사를 가지는 접합 면을 형성할 수 있으며, 이는 복수의 경사 조절 면(130a)에 의해 접합 공구(140)의 경사를 조절할 수 있기 때문이다.

여기서 제1,2 파이프(10,20)의 접합 면 경사는, 접합 공구(140)를 면취기로 구비함으로써 형성할 수 있게 된다.

한편, 본 실시형태에 있어서, 돌기 지지부(130)는, 제1,2 파이프(10,20)가 접합 되는 방향으로 거치 돌기(120)의 일면과 타면에 각각 마주하는 두 개의 베이스 면(131)을 가지는 것으로 구비될 수 있다.

이 경우, 두 개의 베이스 면(131)에는 각각 복수의 경사 조절 면(130a)이 구비 되며, 이들은 동일하게 형성된다.

한편, 본 실시형태에 있어서, 지지막대(110)는, 제1,2 파이프(10,20)의 외부에 구비되되, 제1,2 파이프(10,20)의 두께 방향으로 일 측과 타 측에 각각 구비되고, 거치 돌기(120)는, 지지막대(110) 각각에 거치 되도록 접합 공구(140)의 일 측과 타 측에 각각 구비되며, 돌기 지지부(130)는, 거치 돌기(120) 각각에 구비될 수 있음은 물론이다.

Claims (5)

1. 서로 분리된 제1,2 파이프의 서로 마주하는 제1,2 접합 면의 열융착 접합을 위해, 상기 제1,2 접합 면 사이에 개재되어 상기 제1,2 접합 면의 접합 공정에 사용되는 접합 공구가 장착되는 폴리에틸렌 파이프 열융착용 접합 공구의 지지장치에 있어서,
   상기 제1,2 파이프의 외부에 상기 제1,2 파이프가 접합 되는 방향, 즉 상기 제1,2 파이프의 길이방향으로 길게 구비되는 지지막대;
   상기 지지막대에 거치 되도록 상기 접합 공구의 일 측에 구비되는 거치 돌기; 및
   상기 지지막대에 결합 되어 구비되며, 상기 제1,2 파이프가 접합 되는 방향으로 상기 거치 돌기의 일면과 타면 중 적어도 하나의 면에 면접하여 상기 접합 공구가 상기 제1,2 파이프가 접합 되는 방향과 설정된 경사로 배치되도록 가이드 하는 돌기 지지부;를 포함하며,
   상기 돌기 지지부는,
   상기 제1,2 파이프가 접합 되는 방향으로 상기 거치 돌기의 일면과 타면 중 적어도 하나의 면과 마주하며, 상기 제1,2 파이프가 접합 되는 방향을 향하는 베이스 면;과, 상기 베이스 면에 형성되되, 상기 베이스 면의 외연으로 정의되는 도형에 내접 하는 다각형의 외부영역에 각각 형성되고, 상기 베이스 면에 대한 경사가 서로 다르게 구비되는 복수의 경사 조절 면;을 가지며,
   상기 거치 돌기의 일 면이 상기 복수의 경사 조절 면 중에서 선택된 어느 하나의 경사 조절 면과 면 접촉된 상태로 상기 거치 돌기가 상기 지지막대에 거치 됨으로써, 상기 접합 공구가 상기 제1,2 파이프의 길이방향에 대해 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 파이프 열융착용 접합 공구의 지지장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 베이스 면의 외연으로 정의되는 도형은, 원으로 구비되고,
   상기 베이스 면의 외연으로 정의되는 도형에 내접 하는 다각형은, 직사각형으로 구비되는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 파이프 열융착용 접합 공구의 지지장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 지지막대는, 상기 제1,2 파이프의 외부에 구비되되, 상기 제1,2 파이프의 두께 방향으로 일 측과 타 측에 각각 구비되고,
   상기 거치 돌기는, 상기 지지막대 각각에 거치 되도록 상기 접합 공구의 일 측과 타 측에 각각 구비되며,
   상기 돌기 지지부는, 상기 지지막대에 각각 구비되어 상기 거치 돌기를 지지하도록 구비되되, 상기 제1,2 파이프가 접합 되는 방향으로 상기 거치 돌기의 일면과 타면을 각각 지지하도록 하나의 지지막대에 두 개가 구비되는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 파이프 열융착용 접합 공구의 지지장치.

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