KR102243699B1 - 무용접 플랜지 양 이음쇠 및 그 조립 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무용접 플랜지 양 이음쇠 및 그 조립 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용접을 사용하지 않고 중대형 배관을 확관하고, "ㄱ" 형태의 가공된 플랜지를 이용하여 유압기로 강제삽입하여 배관에도 사용할 수 있는 무용접 플랜지 양 이음쇠 및 그 조립 방법에 관한 것이다.

Description

무용접 플랜지 양 이음쇠 및 그 조립 방법{Seismic large diameter prefabricated piping and its assembly methods}
본 발명은 무용접 플랜지 양 이음쇠 및 그 조립 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용접을 사용하지 않고 중대형 배관을 확관하고, 특수한 형태의 플랜지를 이용하여 고압의 배관에도 사용할 수 있는 무용접 플랜지 양 이음쇠 및 그 조립 방법에 관한 것이다.
일반적으로 배관 플랜지는 구조적으로 배관파이프의 외주 직경보다 커야 하기 때문에 그 부분을 형성하기 위해서는 주물방법으로 파이프를 제조하는 경우를 제외하고는 거의 대부분이 배관파이프의 외부면에 별개의 구성요소인 플랜지를 결합시킨 상태에서 그 결합부분을 용접하여 배관파이프의 단부에 플랜지를 일체로 형성하게 된다.
종래 배관파이프에 플랜지가 용접되는 방식은 단순하게 플랜지에 형성된 고정공으로 고정하고자 하는 배관파이프의 선단을 삽입한 후 그 연결부위를 용접함으로써, 일련의 플랜지 용접작업이 완료되었다.
또한 플랜지에 배관파이프를 용접하는 시간이 오래 걸리며, 유지 보수가 어렵고, 지진과 진동에 따른 배관의 휨 및 비틀림 모멘트 등 응력 흡수가 어려우며 불똥과 화재의 위험이 높아지는 경향이 있다.
한편 종래 배관은 용접으로 배관을 연결하는 방식을 사용하였는 데, 2016년 11월부터 소방 배관은 화재 예방 및 내진 설계상 용접식 배관이 금지되고 있다.
특히 국내 소방용 배관은 용접 배관을 지양하고 현장에서의 화재나 내진 설계를 위한 극소수 부분만허용 감독관 입회하에 허용된다.
그것도 꼭 필요할 경우에만 해당되며 화재 안전요원을 배치하도록 법으로 규정하고 있다.
한편, 일반적으로 물공급관의 압력이 4Mpa 40.9k, 가스배관의 압력이 일반적으로 0.3k, 고압일 경우 2k이내, 가스배관이 비석면일 경우 -100도~250도 이다
이러한 가스시설이나 유류시설에 배관에는 폭발이나 대형 화재 위험성이 있고 특히 개보수공사에 사용되는 용접배관은 위험성이 아주 높아진다
따라서 가스시설이나 유류시설에 일정 조건만 충족된다면 선택에 여지없이 무용접 조립식 배관을 사용하는 게 매우 필요하게 되었다.
한편 스넵링은 "ㅇ" 링의 형상으로 이루어지되 단면 형상이 직사각형으로, 상기 기밀가스켓과 플랜지 사이의 유체의 기밀을 유지하는 기능을 갖고 있으며, 일부가 절단되어 벌어지고, 상기 배관의 외부면의 홈에 끼워져 플랜지와 기밀가스켓의 완충 역할을 하는 링이다.
그러나 기밀을 유지하기 위해 스넵링을 사용하는 방법은 이미 대중화되었지만, 사용을 위해 홈가공기 등을 통해 홈이 미리 형성되어야 하고 압력으로 내부 홈을 형성하더라도 그 내구성이 높은 편이 아니다.
또한 배관 구경이 약 100 mm 이상의 중대형 배관에서 기존 스넵링의 기밀성을 그대로 유지하기는 힘든 형편이다.
따라서 이러한 기존 스넵링의 기밀을 유지하는 특징을 그대로 유지하면서 조립하기 편리한 방법을 개발할 필요가 생기게 되었다.
한국공개특허 제2000-0006844호 한국등록특허 제0337230호 한국등록특허 제1134992호 한국공개특허 제2012-0049933호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 배관을 연결할 때 용접을 사용하지 않고 약 200 mm 내외의 중대형 배관을 연결하는 데 있어 배관을 확관하고 특수한 형태의 플랜지를 이용하여 고압의 배관에도 사용할 수 있는 무용접 플랜지 양 이음쇠 및 그 조립 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 내부가 확관된 확관부를 갖는 한쌍의 배관; 내면이 각진 밀착부를 포함하고, 상기 한쌍의 배관이 상호 연결되도록 상기 밀착부의 각진 내면이 상기 확관부에 강제 인입되는 연결 부재;를 포함한다.
상기 연결 부재는 중앙부분에 중공과 그 외측에 복수의 체결홀을 구비하고, 한쌍의 배관의 모인 부분으로 상기 밀착부를 밀어 넣은 후, 볼트를 상기 체결홀에 삽입하고, 너트로 체결하는 플랜지이다.
상기 배관과 배관 사이에 삽입되는 가스켓;이 더 포함된다.
상기 플랜지는 내면이 "ㄱ"자형으로 직각지게 형성되며, 상기 내부가 확관된 한쌍의 배관의 외측부를 감싸 눌러 기밀성을 확보한다.
상기 배관과 연결 부재 사이에는 밀폐재가 더 코팅된다.
본 발명은 한쌍의 배관을 준비하는 단계; 상기 배관의 일단의 내부를 유압기를 통해 확관부를 형성하는 단계; 상기 확관된 상기 배관을 맞대어 놓는 단계; 상기 배관을 연결하는 두 플랜지 사이에 가스켓을 삽입하는 단계; 상기 배관의 확관부를 향하여 내면이 각진 밀착부를 포함하는 플랜지를 강제 인입하는 단계; 플랜지의 외측에 복수의 체결홀에 볼트를 삽입하고, 너트로 체결하는 단계;로 이루어진다.
상기 플랜지 내면은 "ㄱ"자형으로 직각진 형태이다.
상기 내면이 각진 플랜지를 강제 인입하는 단계는 상기 배관의 외측 확관부의 살을 깍으면서 들어와 기밀성을 확보하는 단계이다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 플랜지와 배관을 용접을 사용하지 않고 결합할 수 있어 작업성과 안전성 및 개보수 작업이 유리하고 용접배관과 달리 재활용이 가능하며 기능공이 아니어도 누구나 작업이 가능하여 능률이 향상될 뿐만 아니라 이에 따른 공사비를 크게 줄일 수 있다.
또한 본 발명은 용접이 아닌 확관되어 테이퍼진 형태의 배관을 플랜지로 강제 밀착 시켜 접촉하는 부분에 단턱이 형성되어 기밀성이 있게 결합하도록 할 수 있고, 용접에 의한 슬러지나 유독 가스 배출이 없고 용접 부위 페인트 작업이 없어 친환경 공법이기도 하다.
또한 본 발명은 "ㄱ"자형으로 각진 부분이 확관되어 넓혀진 부분의 살을 깍으면서 들어오면서 직각을 형성해 배관과 플랜지 사이에 자연스러운 밀폐력을 확보할 수 있다.
또한 본 발명은 복수개의 무용접 플랜지 양 이음쇠로 연결된 무용접 조립식 배관은 지진 분리 장치로 작동되어 전후 좌우 방향의 변위를 수용할 수 있다
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무용접 플랜지 양 이음쇠 중 하나의 배관의 확관된 형상을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무용접 플랜지 양 이음쇠의 내부 구조를 보여주는 절단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무용접 플랜지 양 이음쇠들을 정밀하게 부착하기 전 모습을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 본 발명의 일실시예에 따른 무용접 플랜지 양 이음쇠들을 정밀하게 부착한 후 모습을 보여주는 도면이다.
도 5 a, b는 본 발명의 일실시예에 따른 플랜지가 삽입된 모습을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 가스켓이 더 부착되는 모습을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 배관, 플랜지, 가스켓 등이 함께 부착되는 모습을 보여주는 도면이다.
도 8은 도 7의 절단면도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 무용접 플랜지 양 이음쇠에 최종 볼트와 너트가 결합된 모습을 보여주는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 무용접 플랜지 양 이음쇠에 대한 설치 및 조립 방법에 대한 플로챠트이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
또한 도면 번호에 한 개의 따옴표(') 가 추가되어 지칭되는 것은 유사한 구성요소를 뜻하지만 내부 구성은 다를 수도 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명은 한쌍의 배관(100, 100')과 연결 부재(예 : 플랜지(20)) 등으로 구성된다.
한쌍의 배관(100, 100')은 내부가 확관된 배관으로, 일반적으로 사용되는 배관을 확관 장치를 통해 일정 크기로 확관하는 방식을 사용한다.
따라서 본 발명은 내부가 확관된 확관부(11, 12)를 갖는데, 확관부의 위치에 따라 외부 확관부(11)와 내부 확관부(12)로 나뉜다.
상기 확관 장치에는 유압기가 사용될 수 있고, 유압기의 테이퍼진 강재를 상기 배관(100, 100')의 내부로 강제로 삽입하거나 회전시켜 확관할 수 있다.
이러한 유압기는 실제로 현장에서 사용되기 때문에 현장 조립성을 향상시키고 작업 시간을 절약할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 연결 부재는 중앙부분에 중공과 그 외측에 복수의 체결홀을 구비하고, 한쌍의 배관(100, 100')의 모인 부분으로 상기 밀착부를 밀어 넣은 후, 볼트를 상기 체결홀에 삽입하고, 너트로 체결하는 플랜지(20')이다.
상기 플랜지(20)는 내면이 "ㄱ"자형으로 각지게 형성되며, 상기 내부가 확관된 한쌍의 배관(100, 100')의 외측 확관부(11)의 소성 변형에 의해 플랜지 내면의 기밀성을 확보할 수 있다.
예를 들어, 도 7b에 도시된 바와 같이 연결 부재는 내면이 직각지고, 상기 한쌍의 배관이 상호 연결되도록 상기 각진 내면이 상호 연결 부위에 강제 인입되는 부재로서, 상기 배관(100, 100') 들을 연결하기 위한 다양한 부재를 사용할 수 있으며, 일정 크기로 확관된 배관(100, 100')의 외부 확관부(11)을 플랜지(20)로 강제로 조이도록 하여 외경을 축소(a -> b -> c)시키면서 형상의 변화를 일으키고, 이러한 형상의 변화에 따라 기밀성이 향상된 각진 형상으로 최종 변화되도록 하는 것이 핵심이다.
본 발명의 다른 실시예로서 밀착부(24)의 내면 형태로서 내면이 각진 형상 뿐만 아니라 둥글게 또는 경사지게 할 수도 있으며, 모서리가 꺾인 지점이 일정 각도로 각지게하거나 면과 면의 연결 상태를 둥글게 또는 각지게 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로서 내부가 확관된 한쌍의 배관(100, 100')의 외경을 내부 방향으로 일정 두께 만큼 축소시킬 수 있는 연결 부재 내면에 각진 형상이 형성된 커플링, 고정볼, 굴절볼 등이 사용될 수 있다.
상기 연결 부재로서 플랜지(20)는 도넛 형태의 외측면으로 외면과 내면 사이에 체결홀(26)이 형성되어 볼트(21)와 너트(22)로 체결될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 배관(100, 100') 사이에 삽입되는 가스켓(30);이 더 포함된다.
상기 가스켓(30)은 상기 배관 내부에 인입되는 절곡 형상을 갖는다.
가스켓(30)으로 사용되는 EPDM 가스켓은 EPDM 고무를 중심재로 해서 불소수지 필름을 가압 가열 성형하고 일체형으로 밀착시킨 가스켓이거나, 고무의 탄성과 PTFE의 내열성, 내약품성을 겸하여 갖추고 있으며, 실링(Sealing)이 우수한 가스켓 등을 사용하는 것이 바람직하다.
이외에도 상기 가스켓(30)은 석면, 알루미늄 금속, 경질 금속, 비철 금속, 플라스틱, 고무 등이 사용될 수 있다.
이 때, 본 발명은 가스켓(30)으로서 공간기밀링 또는 기밀가스켓 소재만 달라지면 가스나 유류배관을 포함한 모든배관에 사용가능하다.
상기 배관(100, 100')과 연결 부재(20) 사이에는 밀폐제가 더 코팅될 수 있다.
상기 밀폐제는 누출을 막기 위해 배관이나 파이프 벽 사이의 틈을 막는 특수 종이 또는 젤리 형태의 재료로 상온에서 굳어지도록 고안된 제품으로 기름, 희석된 산 또는 일반 용제 등에 영향을 받지 않는다.
이 외에도 예를 들어 밀폐제로서 액화천연가스용 테프론, 피팅 실란트, 액체 실링재 등도 사용될 수 있다.
이하 본 발명의 실시를 위한 무용접 플랜지 양 이음쇠에 대한 설치 및 조립 방법에 대하여 자세히 설명한다.
먼저 한쌍의 배관(100, 100')을 준비하고, 상기 배관(100, 100')의 일단의 내부를 유압기를 통해 확관부를 형성한다(S101, S102).
상기 유압기는 현장에서 사용되는 데, 무용접 플랜지 양 이음쇠의 직경 보다 일정치 이상 큰 강재를 마련하여 직접 내부로 강제 삽입하여 확관시킬 수 있어 현장 조립성을 향상시키고 작업 시간을 절약할 수 있다.
그리고 상기 정밀하게 확관된 배관의 연결을 위한 한쌍의 배관(100, 100')을 맞대어 놓는다(S103).
그리고 상기 배관(100, 100')을 연결하는 두 플랜지 사이에 가스켓(30)을 삽입한다(S104).
상기 가스켓(30)은 공간기밀링 또는 기밀가스켓으로서 소재만 달라지면 가스나 유류배관을 포함한 모든배관에 사용가능하다.
그리고 상기 배관(100, 100')의 확관부를 향하여 내면이 각진 밀착부(24)를 포함하는 플랜지(20)를 강제 인입한다(S105).
이 때 상기 플랜지(20) 내부는 "ㄱ"자형으로 각진 형상을 가지고 있다.
따라서 상기 내면이 각진 플랜지(20)를 강제 인입하는 단계는 상기 배관(100, 100')의 외측 확관부(11)의 소성 변형에 의해 플랜지 내면의 기밀성을 확보하는 단계이다.
그리고 플랜지(20)의 외측에 복수의 체결홀(210)에 볼트(21)를 삽입하고, 너트(22)로 체결한다(S106).
따라서 본 발명에 따른 무용접 플랜지 양 이음쇠를 부착한 무용접 조립식 배관은 지진시 분리되는 장치이어야 한다.
즉 본 발명에 따른 복수개의 무용접 플랜지 양 이음쇠로 연결된 무용접 조립식 배관은 지진 분리 장치로 작동되어 전후 좌우 방향의 변위를 수용할 수 있다.
11, 12 : 확관부
20 : 플랜지
21 : 볼트
22 : 너트
24 : 밀착부
26 : 체결홀
30 : 가스켓
100, 100' : 한쌍의 배관

Claims (8)

  1. 내부가 확관된 확관부(11, 12)를 갖는 한쌍의 배관(100, 100')에 조립되며, 내면이 각진 밀착부(24)를 포함하고, 상기 한쌍의 배관(100, 100')이 상호 연결되도록 상기 밀착부(24)의 각진 내면이 상기 확관부(11, 12)에 강제 인입되는 연결 부재;를 포함하며,
    상기 연결 부재는 중앙부분에 중공과 그 외측에 복수의 체결홀(26)을 구비하고, 한쌍의 배관(100, 100')의 모인 부분으로 상기 밀착부(24)를 밀어 넣은 후, 볼트(21)를 상기 체결홀(26)에 삽입하고, 너트(22)로 체결하는 플랜지(20)이고,
    상기 플랜지(20)는 내면이 "ㄱ"자형으로 직각지게 형성되며, 상기 내부가 확관된 한쌍의 배관(100, 100')의 외측 확관부(11)의 소성 변형에 의해 플랜지 내면에 충진되어 배관과 플랜지를 결합시키는 것을 특징으로 하는 무용접 플랜지 양 이음쇠.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배관(100)과 배관(100') 사이에 삽입되는 가스켓(30);이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 무용접 플랜지 양 이음쇠.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배관(100, 100')과 연결 부재 사이에는 밀폐재가 더 코팅되는 것을 특징으로 하는 무용접 플랜지 양 이음쇠.
  6. 한쌍의 배관(100, 100')을 준비하는 단계;
    상기 배관(100, 100')의 일단의 내부를 유압기를 통해 확관부를 형성하는 단계;
    상기 확관된 상기 배관(100, 100')을 맞대어 놓는 단계;
    상기 배관(100, 100')을 연결하는 두 플랜지 사이에 가스켓(30)을 삽입하는 단계;
    상기 배관(100, 100')의 확관부를 향하여 내면이 각진 밀착부(24)를 포함하는 플랜지(20)를 강제 인입하는 단계;
    플랜지(20)의 외측에 복수의 체결홀(210)에 볼트(21)를 삽입하고, 너트(22)로 체결하는 단계;로 이루어지고,
    상기 내면이 각진 플랜지(20)를 강제 인입하는 단계는 상기 배관(100, 100')의 외측 확관부(11)의 소성 변형에 의해 플랜지 내면에 충진되어 배관과 플랜지를 결합시키는 단계인 것을 특징으로 하는 무용접 플랜지 양 이음쇠 조립 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 플랜지(20) 내면은 "ㄱ"자형으로 직각진 것을 특징으로 하는 무용접 플랜지 양 이음쇠 조립 방법.
  8. 삭제
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