KR102148936B1 - 내진 설계된 단식 벨로우즈 타입의 신축관 이음 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내진 설계된 싱글 벨로우즈 타입의 신축관 이음에 관한 발명으로, 길이 방향으로 소정의 간격을 두고 이격되도록 복수 개의 신축부가 형성되고, 상기 복수 개의 신축부 사이에는 연결부가 형성되어 상기 복수 개의 신축부 간을 잇고, 상기 복수 개의 신축부의 길이 방향의 중심에서 상기 복수 개의 신축부의 양 단으로 갈수록, 상기 신축부의 직경이 증대된다. 이로 인해, 진동의 발생으로 신축관 이음의 신축부가 접힐 때 신축관 이음에 가해지는 응력을 분산시킬 수 있다.

Description

내진 설계된 단식 벨로우즈 타입의 신축관 이음{SINGLE BELLOWS-TYPE EXPANSION JOINT WITH SEISMIC DESIGN}

본 발명은 내진 설계된 싱글 벨로우즈 타입의 신축관 이음에 관한 발명으로, 보다 상세하게는 신축부의 직경이 중심에서 길이 방향으로 멀어질수록 증대되어, 진동의 발생으로 신축관 이음의 신축부가 접힐 때 신축관 이음에 가해지는 응력을 분산시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

주지된 바와 같이, 신축관 이음은 배관과 배관 사이를, 즉 한 쌍의 배관 사이를 연결함과 동시에 배관들을 연결하는 축 방향의 움직임을 허용하여 열이나 압력으로 인한 팽창이나 기계적인 진동 및 충격 등을 흡수할 수 있는 배관 연결 장치이다.

이러한 신축관 이음은 양측에 배관을 연결하는 신축관 플랜지들이 설치되고, 신축관 플랜지들 사이에 축 방향의 움직임을 허용하되, 내부 이송 유체들을 밀폐시키는 주름관이 구비되는 벨로우즈형 신축관 이음이 주로 사용되고 있다.

도 1은 종래의 신축관 이음을 도시한 것이다. 한 쌍의 배관(1a, 1b)을 플랜지(24)가 잇게되며, 플랜지(24) 내부에 주름관(22)이 위치되어 신축성을 제공하게 된다. 또한, 지지부(21, 23)가 한 쌍의 배관(1a, 1b)을 이어 이탈을 방지하게 된다.

도 2는 신축관 이음의 주름관(22)의 단면 일부를 확대하여 도시한 것이다. 도 2와 같이, 주름관(22)은 복수 개의 돌출된 부분(22a)과 복수 개의 돌출된 부분(22a) 사이에 각각 위치되는 복수 개의 오목한 부분(22b)이 형성된다. 소위 '자바라' 형상으로 형성된다.

종래의 신축관 이음의 주름관(22)의 복수 개의 돌출된 부분(22a)은 도 2와 같이 주름관(22)의 중심으로부터 수직 방향으로 동일한 높이를 지니는 것이 일반적이다. 이에 따라, 복수 개의 오목한 부분(22b) 또한 주름관(22)의 중심으로부터 수직 방향으로 동일한 높이를 지니게 된다.

이때, 도 3과 같이 신축관 이음에 진동이 발생되어 주름관(22)이 접히는 경우가 있다. 일 예로 지진이 발생되거나, 외부로부터 큰 충격을 받았을 때 주름관(22)이 접히게 된다. 종래의 주름관(22) 형상에 따르면, 복수 개의 돌출된 부분(22a)은 도 2와 같이 주름관(22)의 중심으로부터 수직 방향으로 동일한 높이를 지니기 때문에, 주름관(22)의 길이 방향의 중심 부근에 위치된 주름관(도 3의 도면부호 'A', 22)만이 접히게 되고, 주름관(22)의 길이 방향의 중심으로부터 멀리 위치된 주름관(22)들은 중심에 비해 접힘이 어렵게 된다.

이로 인해 진동 발생 시, 주름관(22)의 길이 방향의 중심 부근에 위치된 주름관(A) 및 주름관(22)의 단부와 지지부(23)의 연결부분에 응력이 집중되어 신축관 이음의 주름관(22)이 파손되는 문제가 발생되었다.

KR 10-1562902호

본 발명은 내진 설계된 싱글 벨로우즈 타입의 신축관 이음에 관한 발명으로, 보다 상세하게는 신축부의 직경이 중심에서 길이 방향으로 멀어질수록 증대되어, 진동의 발생으로 신축관 이음의 신축부가 접히는 경우, 신축관 이음에 가해지는 응력을 분산시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 내진 설계된 싱글 벨로우즈 타입의 신축과 이음은 길이 방향으로 소정의 간격을 두고 이격되도록 복수 개의 신축부가 형성되고, 상기 복수 개의 신축부 사이에는 연결부가 형성되어 상기 복수 개의 신축부 간을 잇고, 상기 복수 개의 신축부의 길이 방향의 중심에서 상기 복수 개의 신축부의 양 단으로 갈수록, 상기 신축부의 직경이 증대된다.

또한, 본 발명에 따른 상기 신축관 이음은 상기 한 쌍의 배관과 각각 맞닿는 한 쌍의 이음부를 더 포함하고, 상기 한 쌍의 이음부 사이에 상기 복수 개의 신축부가 위치되고, 상기 한 쌍의 이음부를 길이 방향으로 있는 플랜지가 형성된다.

또한, 본 발명에 따른 상기 복수 개의 신축부 및 상기 복수 개의 연결부는 한 쌍으로 구비되되, 길이 방향으로 소정의 간격을 두고 이격된다.

또한, 본 발명에 따른 상기 신축부의 외측은 라운드진다.

또한, 본 발명에 따른 상기 신축부의 외측에는 코팅층이 형성된다.

본 발명에 따르면, 신축부의 직경이 중심에서 길이 방향으로 멀어질수록 증대되어, 진동의 발생으로 신축관 이음의 신축부가 접힐 때 신축관 이음에 가해지는 응력을 분산시킬 수 있다.

도 1은 종래의 신축관 이음을 도시한 것이다.
도 2는 종래의 신축관 이음의 주름관의 단면 일부를 확대하여 도시한 것이다.
도 3은 종래의 신축관 이음의 주름관의 접힘 모습을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 신축관 이음의 구성을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 신축관 이음의 신축부를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 신축관 이음의 신축부의 접힘 모습을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 신축관 이음의 구성을 도시한 것이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

또한, 본 발명에서 길이 방향은 도 4를 기준으로 가로 방향, 수직 방향은 도 4를 기준으로 세로 방향이다. 이하에서 동일하게 적용된다.

본 발명에 따른 신축관 이음은 신축부(100), 이음부(200) 및 플랜지부(300)를 포함한다. 도 4는 본 발명에 따른 신축관 이음의 구성을 도시한 것으로, 이하, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 신축관 이음의 구성 및 효과를 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 신축관 이음은 한 쌍의 배관(1a, 1b) 사이에 위치되어 한 쌍의 배관(1a, 1b)을 잇게 된다. 이음부(200)는 한 쌍의 배관(1a, 1b)과 각각 맞닿아 한 쌍의 배관(1a, 1b)를 지지하는 역할을 한다. 또한, 플랜지부(300)는 한 쌍의 배관(1a, 1b)을 이어 고정하게 된다. 신축관 이음의 일반적인 역할은 배경기술에서 전술한 바, 상세한 설명은 생략한다.

신축부(100)는 복수 개가 형성되고, 신축부(100) 사이에는 복수 개의 연결부(140)가 각각 위치된다.

신축부(100)는 수직 방향으로 돌출된 것이 바람직하며, 외측면은 라운드진 것이 바람직하다. 이로 인해, 진동 발생 시 접힘이 용이하고, 복수 개의 신축부(100)간 맞닿는 경우 마모를 최소화할 수 있어 신축관 이음이 연장된다.

또한, 연결부(140)는 신축부(100)와는 반대로 오목한 것이 바람직하며, 이로 인해 신축관 이음 전체가 접힐 수 있는 구조가 형성된다.

이때, 복수 개의 신축부(100)는 길이 방향의 중심에서 복수 개의 신축부(100)의 양단으로 갈수록 신축부(100)의 직경이 증대되는 것이 바람직하다. 좀 더 바람직하게는, 길이 방향의 중심에서 직경이 대칭되도록 신축부(100)가 쌍을 이루는 것이 바람직하다.

이를 좀 더 상세히 설명하기 위해 도 5를 참조하도록 한다. 도 5는 본 발명에 따른 신축부(100)의 단면의 일부를 확대한 것이다.

설명의 편의를 위해, 본 발명에 따른 복수 개의 신축부(100)를 제1 신축부(110), 제2 신축부(120) 및 제3 신축부(130)로 구분한다.

복수 개의 신축부(100)의 길이 방향의 중심을 기준으로, 중심에 가장 가까운 한 쌍의 신축부를 제1 신축부(110)라 하고, 제2 신축부(120) 및 제3 신축부(130)는 각각 제1 신축부(110)로부터 멀어지는 한 쌍의 신축부이다.

이때, 제1 신축부(110)의 수직 방향의 높이를 'h1', 제2 신축부(120)의 수직 방향의 높이를 'h2', 제3 신축부(130)의 수직 방향의 높이를 'h3'라 하면, 제1 신축부(110)의 수직 방향의 높이 h1에서 제3 신축부(130)의 수직 방향의 높이 h3로 갈수록 높이가 높아지는 것이 바람직하다.

이에 대한 효과를 설명하기 위해, 도 6을 참조하도록 한다.

도 6은 본 발명에 따른 신축부(100)에 진동이 가해졌을 때, 신축부(100)가 접히는 모습을 도시한 것이다. 이는 종래의 도 3과 비교된다.

본 발명과 같이, 복수 개의 신축부(100)의 길이 방향의 중심에서 복수 개의 신축부(100)의 양 단으로 갈수록 신축부의 직경이 증대되면, 길이 방향의 중심 부근에 위치된 제1 신축부(110)가 접힐 때, 단면을 기준으로 제1 신축부(110)보다 수직 방향의 높이가 높은 제2 신축부(120) 및 제3 신축부(130)가 관성에 의해 종래의 주름관(22)보다 수월하게 접힐 수 있게 된다.

종래와는 달리, 제2 신축부(120) 및 제3 신축부(130)가 상호 가까워지게 되므로 제1 신축부(110) 부근에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다. 또한, 이에 연장되는 효과로 신축부(100)와 배관(1a, 1b)를 잇는 이음부(200) 부근에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 내진 설계에 적합하게 되며 수명이 증대되는 장점이 있다.

이때, 바람직하게는 길이 방향의 중심에서 직경이 대칭되도록 신축부(100)가 쌍을 이루게 되면, 신축부(100)의 일 지점의 응력 집중을 방지하고 대칭되도록 분산할 수 있는 장점이 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 신축관 이음을 도시한 것이다. 이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 신축관 이음의 구성 및 효과를 설명하도록 한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 신축관 이음은 신축부(100)가 한 쌍으로 구비되어, 한 쌍의 신축부(100)간 길이 방향으로 소정의 간격을 두고 이격되는 것이 바람직하다. 이로 인해, 일 실시 예에 따른 신축관 이음보다 접힘이 더 용이하게 되며 응력 분산 효과가 더욱 극대화되는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 신축관 이음은 신축부(100)에 코팅층이 형성된 것이 바람직하다. 이때, 신축부(100)의 구조는 일 실시 예 또는 다른 실시 예가 적용되며, 코팅층이 형성되는 것 만이 상이하다.

상기 코팅층은 오염 방지 및 항균 효과가 우수하다.

상기 코팅층을 형성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅 조성물을 이용하여 코팅층을 형성하며, 상기 코팅층의 형성 방법은 침지법, 스프레이 코팅법 등의 공지 방법을 이용하여 형성할 수 있다.

상기 코팅 조성물은 천연 추출물을 포함하여, 세균이나 곰팡이의 서식 및 증식을 억제할 수 있다. 또한, 화학 성분이 아닌 천연 소재를 이용함에 따라, 높은 항균력을 나타내며, 인체에 안전한 장점을 가질 수 있다.

상기 코팅 조성물은 보다 구체적으로 고분자 수지 화합물; 계면활성제; 바인더; 및 용매를 포함한다.

바람직하게 상기 고분자 수지 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이다:

[화학식 1]

여기서,

n은 1 내지 100의 정수이다.

상기 고분자 조성물 내의 측쇄는 알킬렌기를 링커로 포함하고 있어, 코팅층과 일정 거리가 유지될 수 있고, 일정한 거리를 유지함에 따라, 코팅층 내에 포함되는 구성 성분과 측쇄 간에 간섭이 발생하지 않아, 방오 특성이 저하되는 문제를 방지할 수 있다.

즉, 알킬렌기의 일단에 결합되어 있는 -CF_3-로 인해, 코팅층의 최외곽에 불소 코팅층을 형성할 수 있으며, 상기 불소 코팅층에 의한 효과로 방오 특성이 나타날 수 있을 뿐 아니라, 알킬렌기로 인해, 코팅층 내에 포함되어 있는 성분간의 간성비 일어나지 않아, 방오 특성이 저하되는 문제가 발생하지 않는다.

상기 계면활성제는 베타인계 계면활성제이며, 보다 구체적으로 알킬베타인계， 아미드베타인계， 술포베타인계， 히드록시술포베타인계， 아미도술포베타인계, 포스포베타인계 및 이미다졸리늄베타인계로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않는다.

상기 바인더는 아크릴계 바인더, 우레탄계 바인더, 실리콘계 바인더 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되며, 보다 구체적으로 실리콘계 바인더이며, 바람직하게 폴리디메틸실록산, 폴리하이드로실록산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않는다.

상기 용매는 물, 알코올류 용매, 할로겐 함유 탄화수소류 용매, 케톤류 용매, 셀로솔브류 용매 및 아미이드류 용매로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않는다.

상기 코팅 조성물은 실리콘계 유연제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 실리콘계 유연제는 코팅 조성물을 이용하여 코팅층을 형성할 때, 코팅층에 의해 사용자의 피부와 접촉하는 부위의 촉감이 좋지 않은 경우, 부드러운 촉감을 낼 수 있다.

상기 코팅 조성물은 고분자 수지 화합물; 계면활성제; 바인더; 및 용매를 포함하며, 바람직하게는 용매 100 중량부에 대하여, 고분자 수지 화합물 20 내지 50 중량부; 계면활성제 10 내지 20 중량부; 및 바인더 30 내지 50 중량부를 포함할 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 각 추출물의 상호 작용에 의한 상승효과로 임계적 의의가 있는 정도의 상승효과가 발현되며, 상기 범위를 벗어나는 경우 상승효과가 급격히 저하되거나 거의 없게 된다.

상기 코팅 조성물은 고분자 수지 화합물; 계면활성제; 바인더; 천연 추출물; 및 용매를 혼합 후, 100 내지 150 rpm으로 교반하여 제조한다.

[제조예 1: 코팅 조성물의 제조]

하기 화학식 1로 표시되는 고분자 수지 화합물, 알킬베타인계 계면활성제, 폴리하이드로실록산 바인더, 물, 폴리에스테르계 분산제, 로커스트 빈 검(PF) 및 돌콩 추출물(RF)을 혼합하고, 100 rpm의 속도로 10 내지 30분동안 교반하여, 코팅 조성물을 제조하였다:

[화학식 1]

여기서,

n은 1 내지 100의 정수이다.

보다 구체적인 코팅 조성물의 조성은 하기 표 1과 같다.

	KC1	KC2	KC3	KC4	KC5	KC6	KC7	KC8	KC9	KC10	KC11
물	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100
불소 수지계 화합물	10	20	30	40	50	60	40	40	40	40	40
계면활성제	5	10	13	16	20	30	16	16	16	16	16
바인더	20	30	35	45	50	60	45	45	45	45	45

5×5cm 시편을 KC1 내지 KC11의 코팅 조성물에 침지시키고, 90 내지 95℃에서 60분 동안 건조시켜 코팅층을 형성하였다.

[실험예 1: 내오염성 평가]

실험번호 KC1 내지 KC6로 표면이 코팅된 시편을 마찰견뢰도 시험기(모델명 DL-2007)에 위치하고, 오염포(Test fabric, 품명 IEC carbon black/mineral oil, EMPA社)를 피오염 시료 표면에 위치하여, 10회 왕복 마찰 실시하고 피오염된 시료를 육안 비교하여 하기 표 2과 같이 오염 등급을 부여하였다.

평기 기준은 하기와 같다.

◎: 피오염물이 전혀 보이지 않음

○: 피오염물이 약간 보이거나 거의 눈에 띄지 않음

△: 피오염이 약간 심하게 보임

×: 피오염이 상당히 심하게 보임

	KC1	KC2	KC3	KC4	KC5	KC6
내오염성	×	△	◎	◎	○	△

상기 표 2에 따르면, KC1은 피오염이 상당히 심하게 나타남을 확인하였다. KC 2 및 KC 6의 경우에는 피오염이 약간 심하게 나타났다. 반면 KC3 내지 KC5에서는 피오염물이 전혀 보이지 않거나, 피오염물이 거의 눈에 띄지 않아, 내오염성이 우수한 것을 확인하였다.

[실험예 1: 발수각의 측정]

상기 전자칩에 코팅층을 형성한 이후, 발수각을 측정한 결과는 하기 표 2와 같다.

	전진 접촉각 ( )	정지 접촉각 ( )	후진 접촉각 ( )
TQ1	117.1 2.9	112.1 4.1	< 10
TQ2	132.4 1.5	131.5 2.7	141.7 3.4
TQ3	138.9 3.0	138.9 2.7	139.8 3.7
TQ4	116.9 0.7	115.4 3.0	< 10

상기 표 3에 나타낸 바와 같이, TQ1 내지 TQ4의 코팅 조성물을 이용하여 코팅층을 형성한 이후, 접촉각을 측정한 결과를 확인하였다.

TQ1 내지 TQ4는 후진 접촉각이 10도 미만으로 측정되었다. 즉, 코팅 조성물을 제조하기 위한 최적의 범위를 벗어나게 되는 경우, 물방울이 피닝(Pinning)되는 현상이 발생하는 것을 확인하였다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1a, 1b : 배관
2 : 종래의 신축관 이음
21 : 지지부
22 : 주름관
23 : 지지부
24 : 플랜지
100 : 신축부
110 : 제1 신축부
120 : 제2 신축부
130 : 제3 신축부
140 : 연결부
200 : 이음부
300 : 플랜지부.

Claims (5)

1. 한 쌍의 배관을 잇는 벨로우즈 타입의 신축관 이음에 있어서,
   길이 방향으로 소정의 간격을 두고 이격되도록 복수 개의 신축부가 형성되고,
   상기 복수 개의 신축부 사이에는 연결부가 형성되어 상기 복수 개의 신축부 간을 잇고,
   상기 복수 개의 신축부의 길이 방향의 중심에서 상기 복수 개의 신축부의 양 단으로 갈수록, 상기 신축부의 직경이 증대되고,
   상기 복수 개의 신축부는,
   한 쌍의 제1 신축부;
   상기 한 쌍의 제1 신축부를 기준으로 대칭되는 한 쌍의 제2 신축부; 및
   상기 한 쌍의 제2 신축부를 기준으로 대칭되는 한 쌍의 제3 신축부;로 구비되되,
   상기 제1 신축부의 수직 방향의 길이 보다 상기 제2 신축부의 수직 방향의 길이가 길고,
   상기 제2 신축부의 수직 방향의 길이 보다 상기 제3 신축부의 수직 방향의 길이가 길고,
   상기 신축관 이음은 상기 한 쌍의 배관과 각각 맞닿는 한 쌍의 이음부를 더 포함하고,
   상기 한 쌍의 이음부 사이에 상기 복수 개의 신축부가 위치되고,
   상기 한 쌍의 이음부를 길이 방향으로 잇는 플랜지가 형성되고,
   상기 복수 개의 신축부 및 상기 복수 개의 연결부는 한 쌍으로 구비되되, 길이 방향으로 소정의 간격을 두고 이격되고,
   상기 신축부의 외측은 라운드지고,
   상기 신축부의 외측에는 코팅층이 형성되며,
   상기 코팅층은 코팅 조성물을 이용하여 형성되는 것으로, 오염 방지 및 항균 효과를 나타내는 것을 특징으로 하며,
   상기 코팅 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 수지 화합물; 계면활성제; 바인더; 및 용매를 포함하는
   내진 설계된 싱글 벨로우즈 타입의 신축관 이음:
   [화학식 1]
   

   

   
   여기서,
   n은 1 내지 100의 정수이다.
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