KR101860264B1 - 배관용 슬립조인트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배관라인에 설치되는 배관용 슬립조인트에 관한 것으로, 그 구조를 개선하여 조립성을 향상시키고 축 방향의 변위를 흡수함은 물론이고 지진 등에 의한 좌우/상하 및 굽힘 등 진동 및 변위를 동시에 흡수할 수 있도록 한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 유체가 통과하는 엔드 파이프(50)와, 상기 엔드 파이프(50)의 외주면에 수평 이동 가능하게 설치되는 가이드 파이프(60)와, 상기 가이드 파이프(60)의 일단에 용접 고정되어 회전력이 작용될 때 틸팅모멘트를 흡수하는 가변 홈(71)을 갖는 링 부재(70)와, 상기 링 부재(70)의 타단에 용접 고정되어 가이드 파이프(60)의 내부에 이송유체 가압공간(A)이 형성되도록 하며, 적어도 1개 이상의 주름부(81)가 형성된 하우징(80)과, 상기 하우징(80)에 형성된 주름부(81)에 끼워져 엔드 파이프(50)의 외주면에 기밀이 유지되게 설치되는 패킹부재(90)로 구성하고, 상기 링 부재(70)가 판상의 링으로 형성되고, 외주면에는 환상의 가변 홈(71)이 형성한 것을 특징으로 한다.

Description

배관용 슬립조인트{Slip joint for piping}

본 발명은 배관라인에 설치되는 배관용 슬립조인트에 관한 것으로써, 좀더 구체적으로는 그 구조를 개선하여 조립성을 향상시키고 축 방향의 변위를 흡수함은 물론이고 지진 등에 의한 좌우/상하 및 굽힘 등 진동 및 변위를 동시에 흡수할 수 있도록 하는 배관용 슬립조인트에 관한 것이다.

일반적으로, 각종 산업용 플랜트, 열병합발전소, 빌딩 및 아파트, 대형 선박 등에서는 온수, 기름, 가스, 증기 등과 같은 유체를 이송하기 위해 배관라인이 설치되는데, 이러한 배관라인은 외기와 이송 유체의 온도 및 압력변화 또는 지진 및 풍압의 영향을 받아 팽창 또는 수축되거나, 비틀림 등의 변형이 생길 경우 배관의 연결부위에 응력이 집중되어 균열이 생기면서 유체가 누출되는 사고가 발생된다.

따라서, 이와 같은 배관라인의 설치작업시에는 반드시 배관의 연결부위에 외기와 이송 유체의 온도 및 압력변화 또는 지진 및 풍압에 의한 팽창 및 수축이나 비틀림 등의 변형에 의해 유발되는 과도한 응력을 흡수하여 배관을 보호하기 위한 신축 조인트(Expansion Joint)를 설치하게 된다.

종래에는 배관의 신축변형을 흡수하기 위한 신축조인트로써, 배관 사이에 벨로우즈형태의 주름관으로 연결하는 벨로우즈형 신축조인트를 설치하여 축 방향의 변위를 흡수하도록 되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 벨로우즈형 신축조인트는 구조가 간단하고 저가라는 이점이 있었으나, 신축 길이가 짧아 신축성의 한계가 있기 때문에 적용 범위가 극히 제한적일 뿐만 아니라 양단부가 배관 사이에 고정됨에 따라 회전력에 의해 비틀림이 생길 경우 쉽게 파손되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해소하기 위해 원형관 형상으로 이루어지며 후단 내주면에는 패킹 삽입홈이 구비된 패킹설치부가 돌출되게 형성되는 배관결합용 연결관과, 상기 배관결합용 연결관의 패킹삽입홈에 삽입 설치되는 링 형상의 밀폐용 패킹과, 상기 배관결합용 연결관의 내부에 전후로 슬라이딩 가능하게 삽입되는 것으로, 전단부 외주면에 복수 개의 이탈방지핀이 외부로 돌출되게 설치되는 슬립관으로 이루어진 배관용 슬립조인트가 안출된 바 있다.

또한, 외관과, 외관에 관축방향을 따라 부분적으로 슬라이딩 가능하게 삽입되어 외관 내에서 슬라이딩 및 자전 가능한 슬립관으로 이루어져 있으며, 외관 및 슬립관의 내부를 통해 이동 유체를 운송하는 과정에서 외부온도변화와 운반중인 유체물질이 자체적으로 갖고 있는 온도와 압력 등에 의해 선 팽창 및 수축되거나, 비틀리더라도 그 변형을 저지할 수 있으며, 지진 및 충격 등 외압에 대해서도 소정의 내구성을 가질 수 있도록 한 슬립조인트도 알려져 있다.

그러나 이러한 슬립조인트는, 외관에 대해 슬립관이 슬라이딩 및 회전 가능하여 전술한 변형 등을 저지할 수 있기는 하나, 이송 유체를 운송하는 과정에서 외관과 슬립관 사이의 이격 공간으로 이송 유체가 누출되는 문제점이 발생되었다.

상기한 문제점들을 감안하여 도 1과 같은 새로운 타입의 슬립조인트가 개발되었다.

도 1은 종래의 배관용 슬립조인트를 나타낸 사시도이고 도 2는 종래의 배관용 슬립조인트를 나타낸 종단면도로써, 조인트 외관(1)은 외관부(11)에서 수직방향으로 연장된 수직단부(12)가 형성되어 있고, 상기 수직단부(12)에서 내측으로 수평방향 소정길이 연장된 내관부(13)가 형성되어 있으며, 상기 내관부(13)의 소정위치에는 패킹부재 장입홈(17)이 형성되어, 상기 패킹부재 장입홈(17)에 패킹부재(30)가 장착되어 있으며, 내관부(13)와 외관부(11)의 내주면(15) 사이에는 이송유체 가압공간("가")을 형성하고 있다.

이때, 상기 내관부(13)의 끝은 시공 현장의 사정에 따라 길이가 조절 가능하며, 그 끝이 단부(14)로 표시되어 있다.

상기 슬립내관(2)은 조인트 외관(1)의 내관부(13)를 따라 슬립 이동 가능하게 설치되어 있고 내관부(13)의 단부(14) 내측에는 스토퍼 핀(21)이 고정되어 있으며 타단에는 플랜지(22)가 형성되어 있다.

이와 같이 이루어진 종래의 슬립조인트는 상기 이송유체가 슬립내관(2)을 통하여 이송중에 상대적으로 압력이 적은 이송유체 가압공간("가")으로 역류하면서 가압력을 발생하여 조인트 외관(1)을 내관부(13)에 소정의 가압력을 가하므로 내관부(13)가 강하게 팽창하여 내관부(13) 내주면에서 슬립 접촉되는 슬립내관(2)과의 밀착력을 한층 강하게 증대시킨다.

따라서 이송중인 유체가 슬립내관(2)의 외주면과 내관부(13)사이에서 누출되는 것을 차단하게 된다.

또한, 누수방지기능 외에 슬립내관(2)의 상, 하, 좌, 우에서 가해지는 외력에 대하여 조인트 외관(1)의 내관부(13)가 이에 대응하여 상, 하, 좌, 우로 유동하면서 외력에 대응할 수 있게 된다.

이에 따라, 슬립조인트가 매립된 경우 지중에서 혹은 다른 여러 가지 외력이 슬립내관(2)에 가해지더라도 이에 완충적으로 대응할 수 있는 기능을 발휘할 수 있게 된다.

또한, 상기 슬립내관(2)을 통하여 이송중인 유체가 상대적으로

압력이 적은 이송유체 가압공간("가")으로 역류하면서 가압력을 발생하여 내관부(13)에 슬립 접촉되는 슬립내관(2)과의 밀착력을 강하게 함으로써 이송유체의 누수발생을 차단하는데, 이때 복수의 패킹부재(30)에 의해 내압 존("나")을 형성하므로써 한 쌍의 마주보는 패킹부재(30) 내부의 내압 존에서 가압력을 일으켜 패킹력을 증대시키므로 상기 이송유체 가압공간("가")을 통한 밀착 압력과 더불어 내압 존의 가압력을 증대시켜 패킹부재(30)는 매우 강한 패킹력으로 이송유체의 누출발생을 차단하게 된다.

(선행기술문헌)

(특허문헌 0001) 대한민국 등록특허공보 10-1386663(2014.04.11.등록)

(특허문헌 0002) 대한민국 등록특허공보 10-1173209(2012.08.06.등록)

(특허문헌 0003) 대한민국 등록특허공보 10-1151727(2012.05.24.등록)

(특허문헌 0004) 대한민국 등록실용신안공보 20-0390489(2005.07.12.등록)

그러나 이러한 구조의 슬립조인트는 다음과 같은 여러 가지 문제점이 있었다.

첫째, 조인트 외관에 패킹잡입홈을 갖는 내관부 및 수직단부를 일체로 형성하여야 되므로 조인트 외관의 제작이 어려울 뿐만 아니라 고가의 성형기를 필요로 하므로 생산원가가 상승되는 요인으로 작용되었다.

둘째, 슬립내관의 외주면에 조인트 외관의 내관부가 밀착되게 결합됨과 동시에 패킹장입홈에 설치된 패킹부재가 슬립내관의 외주면에 긴밀하게 밀착되어 있어 지진 등에 의한 좌우/상하 및 굽힘 등 진동 및 변위가 발생되었을 때, 슬립조인트의 틸팅(tilting)기능이 떨어지게 된다.

셋째, 조인트 외관에 형성된 패킹장입홈에 패킹부재를 조립하는 작업이 어려워 고도의 숙련공이 필요하게 된다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 슬립조인트의 구조를 개선하여 고가의 성형기를 사용하지 않고도 가이드 파이프의 내부에 위치하는 하우징에 엔드 파이프의 외주면과 긴밀히 접속되게 패킹부재를 설치할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 슬립조인트의 내부로 유체가 이송되는 과정에서 지진 등에 의한 좌우/상하 및 굽힘 등 진동 및 변위가 발생될 때 틸팅모멘트를 충분히 흡수하여 유체가 누설되는 현상을 근본적으로 해소할 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 패킹부재의 구조를 개선하여 슬립조인트에 틸틸모멘트가 작용할 때 패킹부재가 엔드 파이프의 외주면에 긴밀하게 접속될 수 있도록 하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 유체가 통과하는 엔드 파이프와, 상기 엔드 파이프의 외주면에 수평 이동 가능하게 설치되는 가이드 파이프와, 상기 가이드 파이프의 일단에 용접 고정되어 회전력이 작용될 때 틸팅모멘트를 흡수하는 가변 홈을 갖는 링 부재와, 상기 링 부재의 타단에 용접 고정되어 가이드 파이프의 내부에 이송유체 가압공간이 형성되도록 하며, 적어도 1개 이상의 주름부가 형성된 하우징과, 상기 하우징에 형성된 주름부에 끼워져 엔드 파이프의 외주면에 기밀이 유지되게 설치되는 패킹부재로 구성하고, 상기 링 부재가 판상의 링으로 형성되고, 외주면에는 환상의 가변 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 배관용 슬립조인트가 제공된다.

본 발명은 종래에 비하여 다음과 같은 여러 가지 장점을 갖는다.

첫째, 가이 파이프의 내부에 위치하는 하우징을 별도로 성형하여 링 부재를 이용하여 용접 고정하므로 고가의 성형기를 사용하지 않고도 신속하게 제작 가능하게 되고, 이에 따라 슬립조인트의 생산원가를 대폭 절감할 수 있게 된다.

둘째, 가이드 파이프 및 하우징이 가변 홈을 갖는 링 부재에 의해 연결되어 있어 지진 등에 의한 좌우/상하 및 굽힘 등 진동 및 변위가 발생하더라도 링 부재의 가변 홈에 의해 가이드 파이프가 발생된 변위를 흡수하므로 유체의 누설을 미연에 방지하게 된다.

셋째, 하우징의 내부에 패킹부재를 용이하게 조립할 수 있으므로 비숙련공에 의한 작업이 가능해지게 된다.

도 1은 종래의 배관용 슬립조인트를 나타낸 사시도
도 2는 종래의 배관용 슬립조인트를 나타낸 종단면도
도 3은 본 발명의 제1 실시예를 나타낸 반단면도
도 4는 본 발명의 제2 실시예를 나타낸 반단면도
도 5는 본 발명의 제3 실시예를 나타낸 반단면도
도 6은 본 발명의 제4 실시예를 나타낸 반단면도

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예를 나타낸 반단면도로써, 본 발명은 유체가 통과하는 엔드 파이프(50)의 외주면에 수평 이동 가능하게 가이드 파이프(60)가 설치되어 있고 상기 가이드 파이프(60)의 일단에는 슬립조인트에 지진 등에 의한 좌우/상하 및 굽힘 등 진동 및 변위가 작용될 때 이를 흡수하도록 가변 홈(71)이 구비된 링 부재(70)가 용접 고정되어 있는데, 상기 엔드 파이프(50) 및 가이드 파이프(60)의 일단에는 각각 파이프라인(도시는 생략함)과 연결하기 위한 플랜지(51)(61)가 용접 고정되어 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예를 나타낸 반단면도로써, 엔드 파이프(50)를 제1 엔드 파이프(50a)와 제2 엔드 파이프(50b)로 분할 형성하여 상기 엔드 파이프(50a)(50b)의 사이에 좌우/상하 및 굽힘 등 진동 및 변위가 흡수하는 면진 벨로우즈(110)가 기밀이 유지되게 더 구비한 것이다.

이와 같이 엔드 파이프(50a)(50b)의 사이에 설치된 면진 벨로우즈(110)는 아우터 블레이드(120)로 감싸고 상기 아우터 블레이드(120)의 양단은 벨트(130)로 고정하는 것이 보다 바람직하다.

상기 링 부재(70)를 본 발명의 제1, 2 실시예로 나타낸 도 3 및 도 4에서는 판상의 링으로 형성하고, 외주면에는 환상의 가변 홈(71)을 형성하여 슬립조인트에 회전모멘트가 걸릴 때 가변 홈(71)에 의해 가이드 파이프(60)가 변형되면서 회전모멘트를 흡수하도록 구성하였다.

그러나 상기 링 부재(70)를 제3, 4 실시예로 나타낸 도 5 및 도 6과 같은 형태로 변경하여 적용할 수도 있음은 이해 가능한 것이다.

즉, 상기 링 부재(70)의 단면이 외주면에 가변 홈(71)이 형성되도록 U 형상으로 적용함에 따라 링 부재(70)가 가변 홈(71)에 의해 변형되면서 회전모멘트를 흡수하도록 구성한 것이다.

그리고 상기 링 부재(70)의 타단에 적어도 1개 이상의 주름부(81)가 형성된 하우징(80)이 용접 고정되어 가이드 파이프(60)의 내부에 이송유체 가압공간(A)이 형성되도록 구성되어 있고 상기 하우징(80)에 형성된 주름부(81)에는 엔드 파이프(50)의 외주면에 기밀이 유지되게 설치되는 패킹부재(90)가 끼워져 있다.

이때, 상기 패킹부재(90)의 내측 끝단에 절개부(91)가 형성되어 있어 슬립조인트에 회전모멘트가 작용되어 가이드 파이프(60)가 가변될 때 절개부(91)에 의해 패킹부재(90)가 변형되면서 엔드 파이프(50)와의 기밀을 완벽하게 유지하게 된다.

도면 중 미설명 부호 (100)은, 가이드 파이프(60)의 수평 이동을 제한하는 스토퍼이다.

본 발명의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 파이프라인 상에 슬립조인트가 설치된 상태에서 배관의 내부로 유체가 흐를 때에는 유체의 압력이 이송유체 가압공간(A)을 통해 하우징(80)에 가해지므로 패킹부재(90)가 엔드 파이프(50)의 외주면에 긴밀히 접속되어 기밀을 유지하게 된다.

이러한 상태에서 유체의 온도 또는 외부 환경의 변화로 인해 슬립조인트의 축 방향으로 변위가 발생되면 종래의 슬립조인트와 마찬가지로 엔드 파이프(50)에 수평 이동 가능하게 설치된 가이드 파이프(60)가 이동하여 슬립조인트의 길이가 변위되면서 파이프라인에 가해지는 변형을 흡수하고, 이에 따라 파이프라인의 연결부위에서 유체가 누출되는 현상을 방지하게 된다.

그러나 지진 등으로 인해 슬립조인트가 회전모멘트가 걸려 가이드 파이프(60)가 축 방향의 변위는 물론이고 상, 하 및 굽힘 등 진동 및 변위가 복합적으로 작용하면 가이드 파이프(60)와 하우징(80)의 사이에 가변 홈(71)이 형성된 링 부재(70)가 용접 고정되어 있어 축 방향의 변위는 전술한 바와 같이 가이드 파이프(60)의 수평 이동에 의해 조절하고, 상, 하 및 굽힘 등 진동 및 변위는 링 부재(70)의 일면에 가변 홈(71)이 형성되어 있어 링 부재(70)가 상기 가변 홈(71)에 의해 변위되면서 슬립조인트에 가해지는 변위를 흡수함은 물론이고, 면진 벨로우즈(110)에서도 상, 하 및 굽힘 등 진동 및 변위를 동시에 조절하여 유로의 연결부위에서 유체가 누출되는 현상을 방지하게 되므로 파이프라인의 연결부위에서 유체가 누출되는 현상을 완벽하게 방지하게 된다.

상기한 바와 같이 면진 벨로우즈(110)가 상, 하 및 굽힘 등 진동 및 변위를 조절할 때 면진 벨로우즈(110)를 아우터 블레이드(120)가 감싸고 있어 외부의 충격에 의해 면진 벨로우즈(110)가 파손되는 현상을 방지하게 된다.

전술한 바와 같은 동작 시 상기 패킹부재(90)의 일단에는 절개부(91)가 형성되어 있어 패킹부재(90)가 엔드 파이프(50)의 외주면과 긴밀하게 접속된 상태를 유지할 수 있게 되는 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 상기 상세한 설명에서 기술된 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

50 : 엔드 파이프 60 : 가이드 파이프
70 : 링 부재 71 : 가변 홈
80 : 하우징 81 : 주름부
90 : 패킹부재 91 : 절개부
110 : 면진 벨로우즈 120 : 아우터 블레이드

Claims (6)

1. 유체가 통과하는 엔드 파이프(50)와, 상기 엔드 파이프(50)의 외주면에 수평 이동 가능하게 설치되는 가이드 파이프(60)와, 상기 가이드 파이프(60)의 일단에 용접 고정되어 회전력이 작용될 때 틸팅모멘트를 흡수하는 가변 홈(71)을 갖는 링 부재(70)와, 상기 링 부재(70)의 타단에 용접 고정되어 가이드 파이프(60)의 내부에 이송유체 가압공간(A)이 형성되도록 하며, 적어도 1개 이상의 주름부(81)가 형성된 하우징(80)과, 상기 하우징(80)에 형성된 주름부(81)에 끼워져 엔드 파이프(50)의 외주면에 기밀이 유지되게 설치되는 패킹부재(90)로 구성하고,
   상기 링 부재(70)가 판상의 링으로 형성되고, 외주면에는 환상의 가변 홈(71)이 형성된 것을 특징으로 하는 배관용 슬립조인트.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 엔드 파이프(50)를 제1, 2 엔드 파이프(50a)(50b)로 분할 형성하여 이들 사이에 면진 벨로우즈(110)를 기밀이 유지되게 설치한 것을 특징으로 하는 배관용 슬립조인트.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 면진 벨로우즈(110)를 아우터 블레이드(120)로 감싼 것을 특징으로 하는 배관용 슬립조인트.
   
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