KR102315487B1

KR102315487B1 - 본관과 단관이 결합되어 이루어진 복합관 및, 이 복합관의 연결구조

Info

Publication number: KR102315487B1
Application number: KR1020200143991A
Authority: KR
Inventors: 방만혁
Original assignee: 방만혁
Priority date: 2020-10-31
Filing date: 2020-10-31
Publication date: 2021-10-20
Also published as: CN116438400A; US20240003470A1; EP4239235A1; WO2022092640A1; SA523440499B1; EP4239235A4

Abstract

본 발명에 따른 복합관은 본관과 단관이 결합되어 이루어지되 본관의 내관이 벤딩이나 단차없이 단관의 내부면에 접합됨으로써 내관이 견고하게 결합될 수 있다는 장점을 갖는다.

Description

본관과 단관이 결합되어 이루어진 복합관 및, 이 복합관의 연결구조 {Composite pipe made by welding a main pipe and a short pipe, and connection structure thereof}

본 발명은 본관과 단관이 결합되어 이루어진 복합관에 대한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 본관의 내관이 벤딩된 부분이나 단차 없이 직선 상태를 유지한 상태에서 단관의 내부면에 용접됨으로써 내관을 견고하게 결합시킬 수 있는 복합관에 대한 것이다.

아울러, 본 발명은 이러한 복합관의 연결 구조에 대한 것이기도 하다.

일반적으로, 상수용 대형 배관으로 강관이나 주철관이 널리 사용되어 왔다. 주철관은 그 내부에 발생하는 녹과 스케일이 수질 저하의 원인이 된다는 문제점이 있다. 이 문제점을 해결하기 위해서, 주철관의 내부면을 시멘트 또는 에폭시 수지 등으로 피복하기도 하지만, 시멘트와 에폭시 수지가 탈락되어 물을 오염시키고 배관을 막는 문제가 생기기도 한다.

이와 같이 주철관이 문제점을 갖고 있지만, 대형관에 작용하는 수압이나 수충격에 대해 주철관이 갖는 우수한 물성을 능가할만한 관이 없었으므로, 부득이 주철관이 상수용 배관으로 지속적으로 사용되어 왔다.

그런데, 정부나 지방자치단체가 정수장에 막대한 예산을 투입하여 맑은 물을 공급하기 위해 노력을 기울여 왔으나, 주철관의 상기 문제점으로 인해서 각 가정에서는 정수기를 이용하지 않고서는 수돗물을 그대로 음용하는 것을 꺼리는 실정이다.

한편, 스테인리스 스틸관은 내식성이 우수하고 물맛이 좋으므로 상수용 배관으로 사용될 수 있지만, 그 가격이 비싸고 일부 지역에서 토양 부식(전위 부식 등) 등의 문제 때문에 사용이 극히 제한적이다.

하지만, 음용수에 대해서는 스테인리스 스틸관이 가장 적합하다는 점은 누구나 인정하므로, 스테인리스 스틸을 이용하되 가격이 저렴하고 강도도 높은 관이 필요한 실정이다.

본 출원인은 이러한 점을 고려하여, 도 1~2와 같은 대형 복합관을 개발하였다. 상기 대형 복합관(1)은 스테인리스 스틸관(3)과 강관(2) 및 방식층(4, 수지층)으로 이루어지는데, 강관(2)의 내부에 스테인리스 스틸관(3)을 삽입한 후, 스테인리스 스틸관(3)과 강관(2)을 확관시켜 제조된다. 스테인리스 스틸관(3)과 강관(2)을 견고하게 결합시키기 위해 스테인리스 스틸관(3)과 강관(2) 사이에 형성된 접착층(5)을 형성하기도 한다.

그런데, 상기 대형 복합관(1)은 그 끝단에서 스테인리스 스틸관(3)과 강관(2)이 서로 분리될 수 있다는 문제점을 갖고 있다.

본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본관(20)과 단관(50)을 결합시켜서 복합관(10)을 만들되, 본관(20)의 내관(30)이 벤딩된 부분이나 단차 없이 직선 상태를 유지한 상태에서 단관(50)의 내부면에 용접되도록 함으로써 내관(30)을 견고하게 결합시킬 수 있는 복합관을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 이러한 복합관의 연결 구조를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 이루기 위해서, 본 발명에 따른 복합관(10)은, 본관(20); 및, 본관(20) 보다 짧은 길이를 갖고, 그 외부면에는 원주 방향을 따라 연속적으로 홈(53) 또는 돌출부가 형성된 단관(50);을 포함한다. 단관(50)은 본관(20)의 양쪽 단부 중 제1 단부에 결합되고, 이에 따라 단관(50)과 본관(20)을 통해 액체나 기체가 이동할 수 있다.

본관(20)은, 외관(21); 외관(21)의 내부에 삽입된 내관(30); 내,외관(30)(21)의 사이에 형성되어 내,외관(30)(21)을 결합시키는 접착층(40); 및, 외관(21)의 외부면에 형성된 수지층(42)(44);을 포함할 수 있다. 단관(50)과 내관(30)은 외관(21) 보다 내부식성이 큰 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 외관(21)은 강관이고 내관(30)과 단관(50)은 스테인리스 스틸관일 수 있다.

바람직하게, 단관(50)은 외관(21)의 끝단 측면에 용접 등으로 결합된다. 그리고, 내관(30)은 외관(21) 보다 단관(50)의 내측으로 더 연장되며, 상기 연장된 부분은 단관(50)의 내부면에 접합 또는 용접된다.

본관(20)의 제2 단부에는 편수 확관부가 형성될 수 있다. 복합관(10)을 서로 연결할 때 단관(50)이 이웃하는 복합관(10)의 편수 확관부에 삽입된다. 그리고, 단관(50)의 외부면 중에서 적어도 일부분은 본관의 수지층(42)(44)과 일체로 형성된 수지로 피복될 수 있다. 바람직하게, 단관(50)의 외부면 중에서, 홈(53) 보다 제1 단부에 가까운 부분이 수지로 피복될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면인 복합관 연결 구조는 단관(50)이 이웃하는 복합관(10)의 편수 확관부에 삽입된다. 그리고, 상기 복합관 연결 구조는, 편수 확관부와 단관(50) 사이에 삽입된 수밀링(120)(120a); 편수 확관부와 단관(50) 사이에 삽입되는 삽입부(133)와, 삽입부(133)에서 수직으로 연장되어 형성된 체결부(135)를 갖는 플랜지(130); 편수 확관부에 설치되고, 링 형상을 갖는 서포트 링(140); 및, 플랜지(130)와 서포트 링(140)을 체결하는 체결 볼트(150);를 포함할 수 있다.

삽입부(133)의 내부면에는 홈(53)과 대응되는 부분에 계단턱(134) 또는 요홈이 원주방향을 따라 연속적으로 형성될 수 있다. 그리고, 스토퍼 링(110)이 홈(53)에 설치되되 스토퍼 링(110)의 일부분은 홈(53)에서 돌출되고, 상기 돌출된 부분이 계단턱(134)에 걸리거나 요홈에 삽입되는 것에 의해서 플랜지(130)가 단관(50)에 고정되고 단관(50)의 분리가 방지될 수 있다.

체결 볼트(150)가 플랜지(130)와 서포트 링(140)을 체결하고 플랜지(130)가 단관(50)에 고정되는 것에 의해서 서포트 링(140)이 편수 확관부를 수밀링(120)에 밀착시키고 단관(50)의 분리가 방지될 수 있다.

스토퍼 링(110)은 복합관(10)과 플랜지(130)의 이동을 방지할 수 있도록 그 변형이 제한적으로 발생되는 정도의 강성과 내식성을 갖는 금속, 예를 들어 스테인리스 스틸 등으로 이루어진 것이 바람직하다. 그리고, 스토퍼 링(210)은, 완전한 원이 아니라 원호 형상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 중심각도가 270° 이상인 원호인 것이 바람직하다.

상기 편수 확관부는 제1 경사부(22)와, 제1 경사부(22)에서 수평으로 연장된 제1 연장부(23)를 가질 수 있다. 수밀링(120)은 제1 경사부(22)에 설치되거나 제1 경사부(22)와 제1 연장부(23)에 걸쳐서 설치될 수 있다.

서포트 링(140)의 내부면은 제1 경사부(22)와 제1 연장부(23)에 형합하도록 제3 경사부(141)와 제3 연장부(142)를 갖고, 체결 볼트(150의 체결력에 의해 제3 경사부(141)가 제1 경사부(22)에 밀착되고 제3 연장부(142)가 제1 연장부(23)에 밀착될 수 있다.

수밀링(120)(120a)과 삽입부(133) 사이에는 링 부재(122)가 설치될 수 있다. 링 부재(122)는 삽입부(133)로부터 전달된 가압력을 수밀링(120)(120a)에 균일하게 전달하여 수밀링(120)(120a)이 제1 경사부(22)에 균일하게 밀착되도록 할 수 있다.

본 발명은 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 본관(20)과 단관(50)을 결합시켜서 복합관을 만들되 본관(20)의 내관(30)이 벤딩이나 단차없이 직선 상태를 유지한 상태에서 단관(50)의 내부면에 용접되도록 함으로써 내관(30)을 견고하게 결합시킬 수 있다.

둘째, 수밀링(120)(120a)이 편수 확관부와 단관(55)에 강하게 밀착될 수 있다.

셋째, 관의 분리가 방지될 수 있다.

넷째, 체결볼트(150)의 체결 방향과 수압 작용방향이 수직을 이루므로 추후 체결볼트(150)가 부식되거나 체결력이 느슨해지더라도 누수가 발생되지 않는다.

도 1은 복합관의 횡단면을 보여주는 도면.
도 2는 도 1의 복합관의 종단면을 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합관의 종단면을 보여주는 도면.
도 4a와 도 4b는 각각 복합관의 제조 방법을 보여주는 플로우 차트.
도 5~10은 도 4a의 제조방법에 따라 복합관을 제조하는 공정을 순차적으로 보여주는 단면도.
도 11은 복합관의 연결 구조를 보여주는 단면도.
도 12a는 도 11의 연결구조에 구비된 플랜지를 보여주는 분해 사시도.
도 12b는 플랜지를 보여주는 결합 사시도.
도 13은 도 11의 A 부분을 확대한 도면.
도 14는 복합관의 또 다른 연결 구조를 보여주는 단면도.

이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 실시예들에 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.

[복합관]

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합관의 종단면을 보여주는 도면이다. 도면에 나타난 바와 같이, 복합관(10)은 본관(20)과 단관(50)이 결합되어 이루어진다.

본관(20)은 외관(21), 외관(21)에 삽입된 내관(30), 내,외관(30)(21) 사이의 접착층(수지층, 40), 및 외관(21)을 피복하는 수지층(피복층, 42, 44)을 포함할 수 있다. 그리고, 본관(20)의 한쪽 단부에는 편수 확관부가 형성될 수 있다.

외관(21)으로는 배관용 탄소 강관, 합금 강관, 아연 도금 강관 등과 같은 강관이 사용될 수 있다. 강관은 강도가 우수하므로, 이를 포함하는 복합관은 우수한 강도를 가질 수 있다.

내관(30)은 외관(21)의 내부에 삽입된 후 확관 및/또는 접착층(40)에 의해 외관(21)과 결합된다. 내관(30)의 외경은 외관(21)의 내경 보다 약간 작은데, 추후의 확관 공정에 의해 외관(21)의 내부면에 밀착 결합될 수 있는 정도의 직경 차이를 갖는다.

상기 확관은 이종관을 서로 결합시키기 위한 방법으로서, 하이드로포밍에 의해서 이루어지거나 확관 금형에 의해 이루어질 수 있다. 상기 하이드로포밍과 확관 금형은 당업계에 공지된 것이므로 여기서는 설명을 생략하기로 한다..

내관(30)은 외관(21) 보다 내부식성이 큰 재질로 이루어질 수 있는데, 예를 들어 스테인리스 스틸관이 내관으로 사용될 수 있다. 스테인리스 스틸관(30)은 스테인리스 스틸로 만들어진 관으로서, 알려진 바와 같이 내식성이 우수하고 위생적이므로, 기존 주철관의 녹 발생 문제 및 스케일 문제를 해결할 수 있다.

상기 스테인리스 스틸관(30)의 두께는 강관(10) 두께의 5% ~ 50%인 것이 바람직하다. 스테인리스 스틸관(30)의 두께가 강관(10) 두께의 5% 미만인 경우에는 내식성 등에 있어서 바람직하지 않다. 그리고, 스테인리스 스틸관(30)의 두께가 강관(10) 두께의 50%를 초과하는 경우에는 스테인리스 스틸이 필요 이상으로 두껍게 되고 복합관(100)의 가격이 너무 비싸게 되어 경제성이 부족하다.

내관(30)은 외관(21) 보다 단관(50)의 내부로 더 연장된다. 상기 연장된 부분은 단관(50)의 내부면에 용접으로 결합되는데, 이에 따라 내관(30)이 견고하게 고정되고 단관(50)과 본관(20) 사이의 수밀성이 향상될 수 있다.
바람직하게, 상기 연장된 부분의 길이(도 9의 L)는 단관(50)의 길이 보다 짧고, 내관(30)이 연장되지 않은 단관(50)의 부분은 복합관의 내부에 흐르는 액체나 기체에 노출된다.

접착층(40)은 확관과 함께 내관(30)과 외관(21)을 결합시킨다. 이에 대한 대안으로서, 접착층(40)만으로 결합시키거나 확관만으로 결합시킬 수도 있다. 접착층(40)은 통상적인 접착제가 도포되어 이루어질 수도 있지만, 방향족 디이소시아네이트와 탄소수 3 이상인 방향족 또는 지방족 아민을 1:1(부피비)로 외관(21)의 내부면 및/또는 내관(30)의 외부면에 분사한 후 가소화 현상이 발생되는 온도(180~320℃)로 가열되어 만들어진 폴리우레아층으로 이루어질 수도 있다.

수지층(42, 1차 도포된 수지층)은 외관(21)의 외부면을 피복하도록 형성된다. 바람직하게, 수지층(42)은 폴리에틸렌층(PE층), 가소화 현상이 발생되는 온도(180~320℃ )로 가열되어 만들어진 폴리우레아층 등으로 이루어질 수 있다. 수지층(42)은 외관(21)의 부식을 방지해야 하므로 대체로 300μm ~ 3,000μm의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 두께가 300μm 미만인 경우에는 절연이 되지 않거나 수지층(42)이 벗겨질 우려가 있고, 상기 두께가 3,000μm를 초과하는 경우에는 수지가 필요 이상으로 많이 소요되고 관의 외경이 필요 이상으로 커지므로 바람직하지 않다.

그리고, 수지층(42)이 외관(21)에 견고하게 접착되도록 하기 위해서, 접착제(도면에 미도시)를 외관(21)에 먼저 도포한 후 수지를 도포할 수도 있다.

바람직하게, 수지층(42) 위에 수지가 2차로 도포되어 수지층(44)이 형성될 수 있다. 수지층(44)의 재료와 도포 방법은 수지층(42)의 재료 및 도포방법과 동일할 수 있다.

편수 확관부는 본관(20) 단부의 직경이 증가되도록 확장된 부분으로서, 복합관을 연결할 때 이웃하는 복합관(10)의 단관(50)이 편수 확관부에 삽입된다(이 점에 대해서는 후술하기로 한다).

편수 확관부는 제1,2 경사부(22)(24)와 제1,2 연장부(23)(25)를 포함할 수 있다.

제1 경사부(22)는 제2 연장부(25)에서 연장된 부분으로서, 관 끝단을 향한 상향 경사면으로 이루어진다. 그리고, 제1 연장부(23)는 제1 경사부(22)에서부터 관 끝단까지 수평으로 연장된 부분이다.

제2 연장부(25)는 제1,2 경사부(22)(24)를 연결하도록 수평으로 연장된 부분이다.

그리고, 제2 경사부(24)는 관 끝단을 향한 상향 경사면이 원주방향을 따라 연속 형성된 부분이다. 제2 경사부(24)는 단관(50)과 대응되는 직경을 갖는데, 단관(50)이 진동이나 지진에 의해 복합관(10) 내부로 이동할 경우 제2 경사부(24)가 단관(50)의 끝단에 맞닿는 것에 의해 단관(50)의 삽입 길이를 제한한다(이 점에 대해서는 후술하기로 한다).

단관(50)은 토양 환경에서 외관(21) 보다 내부식성이 큰 재질(내부식성이 우수한 재질), 예를 들어 스테인리스 스틸관으로 이루어질 수 있다. 단관(50)은 외관(21)의 제1 단부에 용접 등으로 결합되고 더 구체적으로는 외관(21)의 끝단 측면에 용접으로 수밀되도록 결합된다. 이를 위해, 단관(50)의 두께는 외관(21)의 두께와 동일하거나 비슷한 것이 바람직하고 이에 따라 단관(50)의 내부면은 외관(21)의 내부면과 동일 평면상에 위치할 수 있다. 본 명세서에서, '동일한 두께'는 수학적으로 동일한 두께를 의미할 뿐만 아니라 외관(21)의 내부에 삽입된 내관(30)이 큰 각도의 벤딩이나 큰 단차없이 단관(50)의 내부면에 용접될 수 있는 정도의 두께 차이도 포함하는 의미를 나타낸다. 마찬가지로, '동일 평면상'은 수학적으로 동일한 평면을 의미할 뿐만 아니라 외관(21)의 내부에 삽입된 내관(30)이 큰 각도의 벤딩이나 큰 단차없이 단관(50)의 내부면에 용접될 수 있는 정도의 차이를 갖는 평면도 포함하는 의미를 나타낸다.

단관(50)은 본관(20) 보다 짧은 길이를 갖는다. 예를 들어, 복합관(10)의 전체 길이가 6~12m인 경우, 단관(50)은 0.3~0.5m의 길이를 가질 수 있다. 그리고, 도면에 나타난 외관(21)과 단관(50)의 길이 비율은 예시적인 것으로서 본 발명의 권리범위를 한정하는 것으로 이해되어서는 아니될 것이다.

단관(50)의 외부면에는 원주 방향을 따라 연속적으로 홈(53)이 형성된다. 홈(53)에는 스토퍼 링(도 13, 14의 110)이 설치되는데, 이에 대해서는 아래에서 설명하기로 한다. 한편, 홈(53)을 대신하여 돌출부(도면에 미도시)가 원주 방향을 따라 연속적으로 형성될 수도 있는데, 이 경우 돌출부는 스토퍼 링(110)을 대신할 수 있다. 즉, 돌출부가, 스토퍼 링(110)을 대신하여, 계단턱(도 13, 14의 134)에 걸리는 역할을 할 수도 있다.

그리고, 단관(50)의 외부면에는 수지층(도면에 미도시)이 형성될 수도 있는데 이에 대한 대안으로서, 단관(50)의 외부면 중 홈(53) 보다 본관(20)에 가까운 부분은 시공 후 토양에 노출되는 부분이므로 수지층(피복층, 42, 44)이 형성되고, 단관(50)의 외부면 중 홈(53) 보다 본관(20)에서 먼 부분은 편수 확관부에 삽입되므로 수지층이 형성되지 않을 수 있다. 한편, 단관(50)의 수지층은 수지층(42)(44)과 연속적으로 일체로 형성될 수 있다.

[복합관의 제조공정 1]

도 4a는 복합관의 제조방법을 보여주는 플로우 차트이고, 도 5~10은 상기 제조방법을 순차적으로 보여주는 도면이다. 도면에서는 접착층(40)과 수지층(42)(44)의 두께가 실제보다 과장되게 도시되었는데 이것은 도면의 이해를 돕기 위한 것일 뿐이다. 그리고, 외관(21), 내관(30), 접착층(40) 및, 수지층(42)(44)의 두께 비율은 예시적인 것으로서 도면에 나타난 비율이 본 발명의 권리범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 아니될 것이다.

먼저, 도 5에 나타난 바와 같이, 단관(50)의 외주면에 원주방향으로 홈(53)을 연속적으로 형성한다(S1). 한편, 홈(53)을 대신하여 돌출부를 형성할 수도 있다. 그리고, 단관(50)을 외관(21)의 제1 단부에 용접시켜 결합한다(S2).

이어서, 도 6에 나타난 바와 같이, 외관(21)과 단관(50)의 외부면에 수지를 1차 도포하여 수지층(42)을 형성하고, 외관(21)의 내부면 또는 내관(30)의 외부면에 접착층(40)을 형성한다(S3).

바람직하게, 단관(50)의 외부면 중 홈(53)을 기준으로 외관(21)쪽 부분에는 수지층(42)을 형성하고 반대쪽 부분은 수지층(42)을 형성하지 않을 수도 있다.

다음으로, 도 7에 나타난 바와 같이, 내관(30)을 외관(21)의 내부에 삽입한다(S4). 이어서, 도 8에 나타난 바와 같이, 외관(21)과 내관(30)을 확관하여 외관(21)과 내관(30)을 결합시킨다(S5).

S5 단계에 이어서, 도 9에 나타난 바와 같이, 내관(30)의 제1 단부를 단관(50)의 내부면에 용접하여 결합시킨다(S6). 도 9에서 w는 용접된 부분을 나타낸다.

상기 S6 단계 이후에, 본관(20)을 가열(S7)한 후 본관(20)의 제2 단부를 편수 확관한다(S8). 도 10은 편수 확관이 완료된 단면을 보여준다.

이어서, 수지층(42) 위에 수지를 2차 도포하여 수지층(44)을 형성한다. 도 3은 2차 도포가 완료된 복합관(10)을 보여준다. 수지층(44)의 재료와 도포방법은 수지층(42)의 재료 및 도포방법과 동일할 수 있다.

한편, 상기 가열 단계(S7)는 S6 단계와 S8 단계 사이에 이루어질 수도 있지만 S8 단계와 S9 단계 사이에 이루어질 수도 있다.

[복합관의 제조공정 2]

도 4b는 복합관의 또 다른 제조방법을 보여주는 플로우 차트이다.

상기 제조방법은, 도 4a의 제조방법과 비교하여, S1 단계와 S3b 단계의 공정상 위치가 다르고 나머지 단계는 동일하다.

도면에 나타난 바와 같이, 단관(50)에 홈(53)을 형성하는 단계(S1)는 S2 단계와 S3a 단계 사이, S3a 단계와 S4 단계 사이, S4 단계와 S5 단계 사이, S5 단계와 S6 단계 사이(단, S3b 단계가 S5 단계와 S6 단계 사이에 이루어지는 경우에는 S5 단계와 S3b 단계 사이) 중 어느 한 위치에서 이루어질 수 있다. 도면에서 점선은 이러한 것을 보여준다.

그리고, 외관(21)과 단관(50)의 외부면에 수지를 1차 도포하는 단계(S3b)는 S5 단계와 S6 단계 사이(단, S1 단계가 S5 단계와 S6 단계 사이에서 이루어지는 경우에는 S1 단계와 S6 단계 사이)에서 이루어지거나 S6 단계와 S8 단계 사이에서 이루어질 수 있다. 도면에서 점선은 이러한 것을 보여준다.

[복합관의 연결 구조]

도 11은 복합관의 연결 구조를 보여주는 단면도이고, 도 12a는 복합관 연결구조에 구비된 플랜지를 보여주는 분해 사시도이며, 도 12b는 플랜지를 보여주는 결합 사시도이다. 그리고, 도 13은 도 11의 A 부분을 확대한 도면이다.

도면에 나타난 바와 같이, 상기 연결 구조는 편수 확관부와 단관(50) 사이에 삽입된 수밀링(120)과, 단관(50)의 원주 방향으로 형성된 홈(53)과, 홈(53)에 설치된 스토퍼 링(110)과, 단관(50)에 설치된 플랜지(130)와, 편수 확관부에 설치된 서포트 링(140), 및 플랜지(130)와 서포트 링(140)을 체결하는 체결 볼트(150)를 포함한다.

상기 구성 요소 중에서 적어도 플랜지(130)와 서포트 링(140)은 수지 예를 들어 폴리우레아로 피복될 수 있다. 상기 피복은 상술한 수지층(42)과 동일한 조성물 및 가열 방법으로 형성될 수 있다.

단관(50)은 이웃하는 복합관(10)의 편수 확관부에 삽입된다. 편수 확관부는 단관(50)이 삽입될 수 있도록 복합관(10) 단부의 직경이 확장된 부분이다. 상술한 바와 같이, 편수 확관부는 제1,2 경사부(22)(24)와 제1,2 연장부(23)(25)를 포함할 수 있다.

수밀링(120)은 원형의 링으로서, 단관(50)과 편수 확관부 사이에 설치되어 수밀을 이룬다. 수밀링(120)은 고무, 합성수지 등으로 만들어질 수 있다.

바람직하게, 수밀링(120)의 양쪽 측면 중 플랜지(130) 쪽 측면에는 링 부재(122)가 설치될 수 있다. 링 부재(122)는 삽입부(133)로부터 전달된 가압력을 수밀링(120)에 균일하게 전달하여 수밀링(120)이 제1 경사부(22)에 균일하게 밀착되도록 한다.

플랜지(130)는 제1 플랜지(131)와 제2 플랜지(132)를 포함할 수 있다. 도 12a ~ 12b에 나타난 바와 같이, 제1,2 플랜지(131)(132)는 각각 반원 형상을 갖는데, 제1 플랜지(131)는 그 양쪽 단부에서 제2 플랜지(132)의 양쪽 단부와 체결될 수 있다.

제1,2 플랜지(131)(132)는 각각 삽입부(133)와 체결부(135)를 포함할 수 있다.

삽입부(133)는 편수 확관부와 단관(50) 사이에 삽입되어 설치된다. 삽입부(133)는 수평으로 형성된 부분으로서, 그 내부면에 계단턱(134)을 갖는다. 계단턱(134)은 원주 방향을 따라 연속적으로 형성된다. 계단턱(134)에는 스토퍼 링(110)이 설치되는데, 이에 대해서는 후술하기로 한다. 계단턱(134)을 대신하여, 스토퍼 링(110)이 안착될 수 있는 요홈이 삽입부(133)의 내부면에 원주 방향을 따라 연속적으로 형성될 수도 있다.

체결부(135)는 삽입부(133)의 끝단에서 수직으로 연장 형성된 부분이다. 체결부(135)에는 다수 개의 볼트공(136)이 소정 각도 간격으로 형성되되, 체결부(135)의 양쪽 단부에는 볼트공(136)이 형성된다. 그리고, 상기 양쪽 단부의 볼트공(136)이 서로 중첩되도록 배치된 후 체결볼트(150)가 볼트공(143)(136)을 관통하여 너트(155)와 체결되는 것에 의해서 제1,2 플랜지(131)(132)가 서로 결합되고 제1,2 플랜지(131)(132)가 서포트링(140)과도 결합된다.

이와 같이, 체결볼트(150)의 체결 방향(관의 길이방향)과 수압의 작용방향(관의 반경 방향)이 서로 수직이 되므로, 추후 체결볼트(150)가 부식되거나 체결력이 느슨해지더라도 체결볼트(150)가 빠지지 않으므로 누수가 발생되지 않는다.

서포트 링(140)은 제1 경사부(22)와 제1 연장부(23)에 설치되는 링 형상의 부재이다. 서포트 링(140)의 내부면에는 제3 경사부(141)와 제3 연장부(142)가 형성된다.

제3 경사부(141)는 제1 경사부(22)와 형합하는 경사(동일한 경사)를 갖고, 제3 연장부(142)는 제1 연장부(23)와 평행하도록 수평으로 연장된다.

볼트공(143)은 체결 볼트(150)의 몸체 나사부가 관통하는 구멍이다. 체결 볼트(150)는 볼트 머리와 몸체 나사부를 포함한다. 체결 볼트(150)는 서포트 링(140)과 제1,2 플랜지(131)(132)에 소정 각도 간격으로 설치될 수 있다. 체결볼트(150)의 개수와 간격은 필요에 따라 증감될 수 있다.

너트(155)를 조이면, 서포트 링(140)이 제1 경사부(22)와 제1 연장부(23)를 가압하게 되고 이에 따라 수밀링(120)이 제1 경사부(22)와 제1 연장부(23) 및 단관(50)에 밀착되고 삽입부(133)는 수밀링(120)의 측면을지지 및 가압하게 되며 계단턱(134)과 스토퍼링(110) 및 홈(53)에 의해 플랜지(130)가 단관(50)에 견고하게 결합됨으로써 수밀이 이루어지고 단관(50)의 분리가 방지될 수 있다.

스토퍼 링(110)은 홈(53)에 설치된다. 스토퍼 링(110)은 홈(53)에 끼워져서 설치될 수 있도록 원호 형상으로 이루어진 링으로서, 바람직하게는 중심각도가 270° 이상인 원호형 링이다. 즉, 스토퍼 링(110)은 완전한 원이 아니므로, 그 양쪽 끝단을 약간 벌려서 넓힌 후 홈(53)에 설치할 수 있다.

스토퍼 링(110)이 홈(53)에 설치되었을 때, 스토퍼 링(110)의 단면 중 적어도 그 일부분이 홈(53)으로부터 돌출된다. 그리고, 돌출된 부분은 계단턱(134)에 걸리게 된다. 상기 돌출된 부분이 계단턱(134)에 걸리고 삽입부(133)의 내부면에 접촉되는 것에 의해 단관(50)의 분리를 방지할 수 있다(즉, 복합관이 후진하여 두 복합관이 분리되는 것을 방지할 수 있다). 아울러, 단관(50)의 끝단은 제2 경사부(24)와 맞닿게 되므로 단관(50)의 삽입 깊이가 제한될 수 있다.

스토퍼 링(110)은 하중이 인가될 때 그 변형이 제한적이어야 하고, 이를 위해 스토퍼 링(110)은 일정 수준 이상의 강성과 내식성을 갖는 금속 예를 들어 스테인리스 스틸로 이루어진 것이 바람직하다.

한편, 도 14는 복합관의 또 다른 연결 구조를 보여주는 단면도이다. 도 14의 도면 참조부호 중에서 도 1~13의 도면 참조부호와 동일한 것은 동일한 구성요소를 나타낸다.

상기 연결구조는, 상술한 연결구조와 비교하여, 수밀링(120a)과 스토퍼 링(110)이 다르고 나머지 구성요소는 동일하다.

수밀링(120a)은 수평으로 형성된 내부면과, 제1 경사부(22) 및 제1 연장부(23)와 형합하는 외부면을 갖는다. 이 구조에 의해서, 내부면은 단관(50)의 외부면에 밀착되고 외부면은 제1 경사부(22)과 제1 연장부(23)에 밀착된다.

스토퍼 링(110)은 평평한 바깥쪽면과 측면을 갖는다는 점에서 도 12의 스토퍼 링과 상이하다. 즉, 스토퍼 링(110)의 평평한 바깥쪽면과 측면은 계단턱(134)과 형합하므로 스토퍼 효과를 증대시킬 수 있다.

1: 복합관 2: 강관 3: 스테인리스 스틸관
4: 방식층(수지층) 5: 접착층 10: 복합관
20: 본관 21: 강관(외관) 22: 제1 경사부
23: 제1 연장부 24: 제2 경사부 25: 제2 연장부
30: 스테인리스 스틸관(내관) 40: 접착층
42: 수지층(1차 도포) 44: 수지층(2차 도포)
50: 단관 53: 홈
110: 스토퍼 링 120, 120a : 수밀링
130: 플랜지 131: 제1 플랜지 132: 제2 플랜지
133: 삽입부 134: 계단턱 135: 체결부
136: 볼트공 140: 서포트 링 141: 제3 경사부
142: 제3 연장부 143: 볼트공 150: 체결볼트
155: 너트

Claims

외관(21);
외관(21)의 내부에 삽입되고, 외부면이 외관(21)의 내부면에 결합된 내관(30);
외관(21)의 외부면을 피복하도록 형성된 수지층; 및,
외관(21) 보다 짧은 길이를 갖고, 한쪽 끝단의 측면이 외관(21)의 한쪽 끝단의 측면에 수밀되도록 용접으로 결합된 단관(50);을 포함하고,
단관(50)과 내관(30)을 통해 액체나 기체가 이동할 수 있고,
단관(50)과 내관(30)은 외관(21) 보다 내부식성이 큰 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 복합관.
제1항에 있어서,
내관(30)은 단관(50)의 내측으로 더 연장되며, 상기 연장된 부분은 단관(50)의 내부면에 결합되고,
상기 연장된 부분의 길이(L)는 단관(50)의 길이 보다 짧고, 내관(30)이 연장되지 않은 단관(50)의 부분은 상기 액체나 기체에 노출된 것을 특징으로 하는 복합관.
제2항에 있어서,
단관(50)의 외부면에는 홈(53) 또는 돌출부가 원주 방향을 따라 연속적으로 형성된 것을 특징으로 하는 복합관.
제3항에 있어서,
상기 수지층이 홈(53) 또는 돌출부를 중심으로 적어도 단관(50)의 외관(21)쪽 부분을 피복하도록 연장 형성된 것을 특징으로 하는 복합관.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
복합관의 양쪽 단부 중에서 단관(50)의 반대쪽 단부에는 편수 확관부가 형성되고,
복합관(10)을 서로 연결할 때 단관(50)이 이웃하는 복합관(10)의 편수 확관부에 삽입되는 것을 특징으로 하는 복합관.
제5항에 있어서,
복합관(10)의 전체 길이가 6m ~ 12m이고 단관(50)의 길이는 0.3m ~ 0.5m인 것을 특징으로 하는 복합관.
복합관의 연결 구조에 있어서,
복합관은,
외관(21);
외관(21)의 내부에 삽입되어 외관(21)의 내부면에 결합된 내관(30);
외관(21)의 외부면을 피복하도록 형성된 수지층; 및,
외관(21) 보다 짧은 길이를 갖고, 한쪽 끝단의 측면이 외관(21)의 한쪽 끝단의 측면에 수밀되도록 용접으로 결합된 단관(50);을 포함하고,
단관(50)의 외부면에는 원주 방향을 따라 연속적으로 홈(53)이 형성되며, 단관(50)과 내관(30)은 외관(21) 보다 내부식성이 큰 재질로 이루어지고,
복합관의 양쪽 단부 중에서 단관(50)의 반대쪽 단부에는 편수 확관부가 형성되며, 단관(50)이 이웃하는 복합관(10)의 편수 확관부에 삽입되고,
상기 연결 구조는,
편수 확관부와 단관(50) 사이에 삽입된 수밀링(120)(120a);
편수 확관부와 단관(50) 사이에 삽입되는 삽입부(133)와, 삽입부(133)에서 수직으로 연장되어 형성된 체결부(135)를 갖는 플랜지(130);
편수 확관부에 설치되고, 링 형상을 갖는 서포트 링(140); 및,
플랜지(130)와 서포트 링(140)을 체결하는 체결 볼트(150);를 포함하고,
삽입부(133)의 내부면에는 홈(53)과 대응되는 부분에 계단턱(134) 또는 요홈이 원주방향을 따라 연속적으로 형성되고,
스토퍼 링(110)이 홈(53)에 설치되되 스토퍼 링(110)의 일부분은 홈(53)에서 돌출되고, 상기 돌출된 부분이 계단턱(134)에 걸리거나 요홈에 삽입되는 것에 의해서 플랜지(130)가 단관(50)에 고정되고 단관(50)의 분리가 방지되며,
체결 볼트(150)가 플랜지(130)와 서포트 링(140)을 체결하고 플랜지(130)가 단관(50)에 고정되는 것에 의해서 서포트 링(140)이 편수 확관부를 수밀링(120)에 밀착시키고 단관(50)의 분리가 방지되는 것을 특징으로 하는 복합관 연결 구조.
제7항에 있어서,
내관(30)은 단관(50)의 내측으로 더 연장되며, 상기 연장된 부분은 단관(50)의 내부면에 결합되고,
상기 연장된 부분의 길이(L)는 단관(50)의 길이 보다 짧고, 내관(30)이 연장되지 않은 단관(50)의 부분은 복합관의 내부를 따라 흐르는 액체나 기체에 노출된 것을 특징으로 하는 복합관 연결구조.
제7항 또는 제8항에 있어서,
스토퍼 링(110)은 복합관(10)과 플랜지(130)의 이동을 방지할 수 있도록 그 변형이 제한적으로 발생되는 정도의 강성을 갖는 금속으로 이루어지고,
스토퍼 링(210)은 완전한 원이 아닌 원호 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 복합관 연결 구조.
제7항 또는 제8항에 있어서,
편수 확관부는 제1 경사부(22)와, 제1 경사부(22)에서 수평으로 연장된 제1 연장부(23)를 갖고,
수밀링(120)은 제1 경사부(22)에 설치되거나 제1 경사부(22)와 제1 연장부(23)에 걸쳐서 설치되며,
서포트 링(140)의 내부면은 제1 경사부(22)와 제1 연장부(23)에 형합하도록 제3 경사부(141)와 제3 연장부(142)를 갖고, 체결 볼트(150의 체결력에 의해 제3 경사부(141)가 제1 경사부(22)에 밀착되고 제3 연장부(142)가 제1 연장부(23)에 밀착되는 것을 특징으로 하는 복합관 연결 구조.
제10항에 있어서,
수밀링(120)(120a)과 삽입부(133) 사이에는 링 부재(122)가 설치되고,
링 부재(122)는 삽입부(133)로부터 전달된 가압력을 수밀링(120)(120a)에 균일하게 전달하여 수밀링(120)(120a)이 제1 경사부(22)에 균일하게 밀착되도록 하는 것을 특징으로 하는 복합관 연결 구조.