KR102455683B1 - 이중 패킹과 이탈방지압륜을 이용한 상수도관의 고도 패킹방법 및 그 패킹장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 본체 선후단부에 선단 패킹부와 후단 패킹부가 구성된 이중 패킹과 이탈방지압륜을 이용하여 상수도관 연결부의 2중 패킹에 의한 고도(高度)의 패킹(packing)을 달성하고, 전식을 방지하면서 삽구에서 발생되는 산화물이나 이물질이 상수로 유입되지 않도록 한 이중 패킹과 이탈방지압륜을 이용한 상수도관의 고도 패킹방법 및 그 장치에 관한 것으로, a) 연결 대상 상수도관의 수구와 삽구를 청소하는 단계; b) 삽구의 외주면에 이탈방지압륜을 끼우는 단계; c) 이탈방지압륜이 끼워진 삽구의 외주면에 선후단 패킹부가 형성된 이중 패킹을 끼우되 선단 패킹부를 삽구의 선단면에 밀착시키는 단계; d) 선단 패킹부가 결합된 상수도관의 삽구를 수구 단턱에 근접하도록 결합하는 단계; e) 수구 단턱에 후크가 걸림되는 복수의 후크볼트를 이탈방지압륜의 삽입공에 각각 끼운 다음 너트로 체결시켜 이중 패킹을 가압하는 단계; f) 너트를 체결시켜 선단 패킹부가 수구의 단턱과 삽구 사이에 밀착 결합하고, 후단 패킹부는 삽구와 수구에 밀착 결합하는 단계; g) 이탈방지압륜의 압착볼트로 스파이크의 압지부가 삽구 표면을 압지하도록 하는 단계; i) 너트를 체결시켜 삽구가 전진하면서 선단 패킹부와 후단 패킹부를 가압하여 상수도관의 수구 단턱과 삽구의 선단면 사이의 1차 패킹과 상수도관의 수구와 삽구 사이 공간의 2차 패킹으로 고도의 패킹을 달성하는 단계를 포함한다.

Description

이중 패킹과 이탈방지압륜을 이용한 상수도관의 고도 패킹방법 및 그 패킹장치{Elevation packing method of water pipes using double packing and Secession preventing pressed wheel and their packing system}

본 발명은 이중 패킹과 이탈방지압륜을 이용한 상수도관의 고도 패킹방법 및 그 패킹장치에 관한 것으로, 상세하게는 선단 패킹부와 후단 패킹부가 구비된 이중 패킹과 이탈방지압륜을 이용하여 상수도관 연결부를 2중으로 패킹함으로써 고도(高度)의 패킹(packing)을 달성하고, 이중 패킹에 의해 전식이 방지되면서 삽구에서 발생되는 산화물이나 이물질 등이 상수로 유입되지 않도록 한 것이다.

일반적으로 수자원(水資源)은 지구의 생명소이자 모든 자연적, 사회적, 그리고 경제적 시스템에 영향을 미치고 있을 뿐 아니라 물 수요처가 점증하면서 물부족화가 심화되고 있으며, 상수도관의 경우 상수도관의 균열이나 파열 및 이음 부분의 누수로 인하여 공급되는 상수(용수)의 상당량이 유실되고 있어 수자원 손실의 한 축을 담당하고 있다.

상기 상수도관은 정수장(정수시설)에서 정수된 물을 수요처로 공급하고 분배하는데 사용하는 도관을 지칭하는 것으로서 일정한 길이로 형성되는 다수의 주철관 또는 강관을 길게 연결(조립)시켜 수요처로 상수를 공급하게 되며, 상수도관의 연결부분(이음매)에는 압륜의 체결력과 고무링의 밀착력으로 연결부분의 수밀(水密)을 달성하고 누수(漏水)를 방지하게된다.

우리나라에서 주철관으로 시공되는 상수도관의 관경은 80mm ~ 1,200mm까지 다양하며, 상수도관 배관공법의 하나인 KP 메커니컬 접합 공법이 주로 이용되고 있다.

한편, 도 1은 KP 메커니컬 접합 공법을 이용한 종래 상수도관 연결상태를 도시한 것으로, 소정 길이와 소정 내경의 주철관(또는 강관)으로 구성되는 상수도관(50)의 내부에 상수관로(51)가 형성되고, 상수도관(50)의 일측 단부에는 수구(52)가 형성되고, 타측단부에는 삽구(54)가 형성된다. 상기 삽구(54)는 이웃하는 상수도관의 수구(52)에 결합되며, 삽구(54)의 외주면에는 고무링(56)과 압륜(57)이 끼워진 상태에서 상기 수구(52)의 단턱에 걸림되는 복수의 고정볼트(58)를 압륜(57)의 가장자리부분에 등간격으로 형성되는 복수의 통공(59)에 각각 끼운 다음 너트(60)로 체결시키면서 압륜(57)을 수구(52) 방향으로 적절히 전진시켜 고무링(56)을 가압하도록 함으로써 차례로 연결되는 상수도관(50)의 수밀(水密)이 달성되고 누수(漏水)가 방지된다.

상기 상수도관(50)의 내/외주면에는 산화를 방지하고 내구 년한을 늘리기 위하여 마감재로 피복처리된다. 이를테면 상수도관(50)의 외부 마감재(61)로는 산화되지 않도록 유성페인트를 얇게 도장하고, 상수도관(50)의 내부 마감재(62)로는 상수도관(50)의 내경이 600㎜이하인 경우 2㎜ 전후 두께의 에폭시 수지로 본체 도장하는 방법으로 마감 처리하고, 상수도관(50)의 내경이 600㎜이상인 경우 6~8㎜ 두께의 시멘트 몰탈로 라이닝(lining) 처리하고 있다. 즉, 상수가 흐르는 상수도관(50) 내부는 인체에 무해한 에폭시 수지 도장 또는 시멘트 몰탈 라이닝 공법을 통상 적용하고, 상수도관(50) 외부는 일반페인트로 도장시켜 마감처리함으로써 상수도관(50)의 산화 및 수명 단축을 방지하고 있다.

한편, 상수도관(50)을 납품 및 시공하는 과정에서 차량에 싣고 운반하고, 공사현장이나 보관장소에 내리게 되는바, 이때 작업자가 조심하더라도 상수도관(50) 자체가 긴 길이의 중량체이고 중장비를 이용하여 싣고 내리는 상하차 및 운반이 이루어지므로 상수도관(50)의 수구(52)와 삽구(54)의 끝부분에 주로 외압이나 충돌 등의 충격이 발생하게 되며, 상수도관을 배관하는 과정에서도 수구(52)와 삽구(54) 부분에 충격이 가해지면서 일부 손상(파손)되고, 손상 부분은 공기나 물이 접하면서 쉽게 산화된다.

또한 상수도관(50)을 배관하고 남은 자재의 경우, 일정 기간 보관한 다음 필요한 시기에 사용하게 되며, 이때 운반과정에서 상수도관(50)의 수구(52)와 삽구(54) 부분에 충격이 가해지면서 손상되고 내외부 마감재(61)(62)가 균열, 파손 및 탈락하게된다.

이때 손상 지점에서 탈락하는 페인트 및/또는 에폭시 수지 또는 시멘트 몰탈 등의 덩어리나 가루와 같은 이물질(63)과, 이들이 탈락한 부분의 수구(52)와 삽구(54) 부분이 산화하면서 산화물질(녹물 등)이 발생되며, 이러한 상태에서 상수도관(50)을 배관하면 상기 이물질(63) 및 산화물질 등이 상수관로(51)를 따라 흐르는 고압의 상수(64)로 유입(혼입)되어 오염을 일으킬 뿐 아니라, 가정이나 수요처의 수도전(상수전)으로 흘러나오면서 인체나 장비 등에 위해를 가하는 요인이 된다.

뿐만 아니라, 피복이 벗겨진 수구(52)와 삽구(64) 부분은 쉽게 산화된다. 도 2는 1,100㎜ 지름의 상수도관을 교체하기 위하여 상수관로로부터 분리한 후 촬영한 실제 사진으로 상수도관의 내부로 노출되는 삽구의 끝부분에 도장된 페인트가 벗겨진 상태여서 산화가 진행되고 있는 상태이며, 도 3은 상수도관의 삽구 부분이 매우 산화된 상태의 실제 사진으로, 상기 상수도관과 연결된 수요자의 수도전으로 페인트 가루와 녹물 등이 배출되는 상태였다.

따라서 페인트 가루와 녹물(65) 등이 상수(64)와 접촉하면서 수구(52)와 삽구(54) 사이에 형성되는 틈(66)을 통하여 상수(64)로 혼입되어 상수(64)를 지속적으로 오염시키면서 인체에 위해를 가하는 등의 여러 문제점이 있어 신속하면서 효과적인 대책이 요구되고 있다.

또한 지하(地下)에 매설되는 상수도관(50)에서 발생하는 전식은, 토양조건, 피복결함 등으로 가장 빈번히 발생하는 부식으로 부식전지의 세기, 금속 및 전해질로서 작용하는 환경의 부식성에 따라 차이가 있지만 다른 형태의 부식보다 훨씬 빠른 속도로 진행되고 심한 경우 배관두께 방향을 관통하기도 하며 다양한 종류를 띄며, 도 4와 같이 전식에 의해 상수도관(50) 내부에 다량의 전식물질이 생성되어 관경을 크게 좁힐 뿐 아니라, 인체에 해로운 물질들이므로 인체에 위해를 가하는 문제점이 있다.

예컨대, 이질 토양 매설에 의한 부식셀(Corrosion Cell) 형성에 의한 부식의 경우, 서로 다른 토양에 가로 질러서 매설되어 있는 경우 갈바닉쌍(Galvanic couple)이 형성되어 부식이 발생한다. 즉 토양의 조성 차이로 전해질로서의 역할이 차이가 나면 배관의 관대지 전위차가 발생한다.

또한, 통기차 전지에 의한 부식의 경우, 토양조건이 다를 경우 통기차 전지에 의한 부식이 발생할 수 있다. 예를 들면 점토질과 실트, 모래토양 사이에는 산화제 작용을 하는 산소농도의 차이가 날 수 있으며, 매설심도가 깊은 관의 경우 깊이 방향으로 산소농도의 차이가 발생한다. 즉, 산소농도가 낮은 곳은 음극으로 높은 곳은 양극으로 작용하여 부식이 발생한다.

또한 미생물에 의한 부식의 경우, 혐기성 미생물인 황산염환원세균(SRB)에 의해 중성의 산소농도가 적은 점토질과 같은 혐기성 환경하에 잘 서식한다. 배관내부에서 정체되거나 유속이 느린 환경에서 형성되는 결절(Tubercle)의 내부에 서식하여 부식을 가속화시키며, 신진대사 과정에서 부식성이 큰 물질을 형성하기 때문에 부식을 촉진시키는 것으로 알려져 있다.

또한 음극/양극의 면적비의 차이에 의한 부식의 경우, 면적이 적은 양극과 면적이 큰 음극(소양극/대음극)으로 이루어진 부식전지에서 양극에서 발생하는 부식은 매우 빠른 속도로 진행된다. 상수도시스템에서 이와 같은 형태의 부식이 잘 발생하는 부위는 접합부위(용접부, 리벳 등), 볼트와 너트, 밸브류, 슬리브 등의 접합부 구성품, 큰 배관과 전기적으로 연결되어 있는 작은 배관 등이다.

또한, 틈(새)부식(Crevice corrosion)의 경우, 금속이 겹쳐지는 볼트/너트 사이의 틈이나 가스켓 표면 등에는 물이 정체되어 있어 주변보다 큰 부식성을 가지게 되므로 부식이 발생한다. 부식을 방지하는 방법은 리벳이나 볼트를 사용하여 접합하는 대신 맞대기 용접(butt welding )을 하거나, 용접 등으로 틈을 막고, Non-absobent gasket을 사용한다.

또한 온도차에 의한 부식의 경우, 온수배관과 냉수배관이 지하에서 연결되는 경우 많이 발생하며 주로 동관에서의 사고가 많이 발견되고 있다. 온수측 배관은 양극으로 작용하고 냉수측 배관은 음극으로 작용하는 것으로 온도차 부식(Themo galvanic corrosion)이라고 부른다.

또한 pH 차이로 인한 부식의 경우, 금속배관이 콘트리트 구조물을 관통하여 토양내를 지나가거나, 알칼리성 화학물질 등에 의해서 오염된 지역을 관통하여 매설된 경우에 발생하는 부식이다. 낮은 pH의 토양에 접한 배관부가 양극으로 작용하고, 높은 pH의 토양에 접한 배관부가 음극으로 작용한다.

또한, 신/구 배관의 접촉에 의한 부식의 경우, 매설경과 년수가 다른 신/구배관이 접촉하게 되면 신배관이 양극이 되어 부식이 발생한다. 이런 현상은 구배관의 경우 표면에 부식생성물이 존재하게 되며, 이 부식생성물은 음극의 역할을 하기 때문에 신배관의 부식을 촉진시킨다. 구배관의 경우도 표면의 부식생성물을 제거한 경우 금속이 드러난 부분이 주변 배관표면에 대해 양극으로 작용한다.

또한 토양오염으로 인한 부식의 경우, 유기물, 석탄재, 화학약품 등으로 토양이 오염되어 있을 경우 매설배관, 밸브류에 심각한 부식을 유발할 수 있다.

또한 물리적 현상에 의한 부식의 경우, 응력, 피로, 마찰 등과 같은 물리적 현상도 부식을 촉진시킨다. 상수도시스템의 경우, 이러한 외력이 작용하는 곳은 플랜지로 접합된 배관에서 강한 응력을 받는 볼트부위, 반복하중이 작용되는 펌프류, 굽힘이 반복되는 금속구조물 등이다.

또한 마모(침식)부식의 경우, 충격, 난류, 유속 등으로 인해 배관, 부대설비(Fittings), 밸브, 펌프 등에서 발견된다. 충격에 의한 부식은 티(Tee)나 엘보우(Elbow) 부위, 또는 유속이 급격히 바뀌는 부위에서 물의 마모력에 의해 존재하는 보호성 피막이 깨져 금속이 노출되므로 부식이 가속화된다.

또한 전기분해부식(전식)의 경우, 지중이나 수중에서 목적 이외의 전류가 유입되었다가 다시 누출될 때 누출부에서 금속이 이온화하여 소모되는 현상으로, 이러한 전류에는 지하철 레일로부터의 누설전류, 용접기에서의 누설전류, 그리고 음극방식장치에서의 누설전류 등이 있다.

이러한 전식을 방지하는 방법으로는, 부식영향 촉진인자의 제거에 의한 방법과, 탈기막 등을 활용하여 수중의 용존산소를 제거하거나 유리탄소의 제거 방법 등이 적용되고 있으며, 호피막의 형성에 의한 방법으로는, 상수도관로를 위한 방식수단은 pH 조절과 철관의 도장 등에 의한 피복과는 구별할 수 있다.

또한, 물리적인 코팅방법은 관벽과 수용액 사이에 전기적 부도체를 삽입하여 전기화학적 반응을 차단시켜 부식을 방지할 수 있으며, 많이 사용되는 코팅제는 Cement, Enamal, Epoxy, Paint, Coal Tar, PVC 등이나 가격이 고가이며, 내구성 등이 문제되고 있다.

또한, 전기화학적 부식방지방법(전기방식법)은, pH를 알칼리측으로 조절하여 부동태영역으로 이동시키는 방법으로 상수도에서 일반적으로 사용되고 있는 방법이고, 외부전원에서 전류를 흘러 전위를 마이너스의 불활성태로 이동시키는 방법은 Cathode방식법(음극방식법)이라 하며, 플러스 전위에 분극시켜 부동태영역에 이동시키는 방법을 Anode 방식법(양극방식법)이라 한다.

또한, 부식억제제(Inhibitor) 및 방청제 주입방법은, 수중에 소량 첨가하여 금속의 부식을 억제하는 물질을 말하며, 무기질 부식억제제와 유기질 부식억제제로 구별할 수 있다. 무기질 부식억제제에는 크롬산염, 아질산염, 인산염, 폴리인산염, 실리카산염, 중탄산칼슘 그리고 혼합부식억제제 등이 있고, 유기질 부식억제제중에는 저급지방족 Amine기 계통의 흡착기를 사용하거나, 탄화수소기계통, 유기계부식억제제 등이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1295175호(발명의 명칭: 상수도관 연결장치, 2013. 08. 09. 특허공고) 대한민국 등록특허공보 제10-0738599호(발명의 명칭: 이음부의 누수를 방지하는 상수도관 연결구조, 2007. 07. 12. 특허공고) 대한민국 등록특허공보 제10-0910340호(발명의 명칭: 상수도관 연결구조, 2009. 08. 04. 특허공고)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 선단 패킹부와 후단 패킹부가 구비된 이중 패킹과 이탈방지압륜을 이용하여 상수도관 연결부를 2중으로 패킹함으로써 고도(高度)의 패킹(packing)을 달성하고, 전식을 방지하면서 삽구에서 발생되는 산화물이나 이물질 등이 상수로 유입되지 않도록 한 이중 패킹과 이탈방지압륜을 이용한 상수도관의 고도 패킹방법 및 그 패킹장치를 제공함에 있다.

본 발명 이중 패킹과 이탈방지압륜을 이용한 상수도관의 고도 패킹장치는, 상수도관(1)의 삽구(3) 외주면에 결합되는 이탈방지압륜(20)과, 상수도관(1) 외주면에 결합되고 패킹 본체(11) 선후단에 선단 패킹부(13)와 후단 패킹부(15)가 구성되는 이중 패킹(10)과, 상수도관(1)의 수구 단턱(4)에 걸림되고 이탈방지압륜(20)에 체결되는 후크볼트(29) 및 너트(30)와, 너트(30) 체결에 의해 수구(2) 방향으로 전진하는 이탈방지압륜(20)의 가압에 의해 상수도관의 수구 단턱(4)과 삽구(3)의 선단면에 밀착하여 1차 패킹을 달성하는 이중 패킹(10)의 선단 패킹부(13)와, 상기 이탈방지압륜(20)에 의해 상수도관(1)의 수구(2)와 삽구(3) 사이 공간에 밀착 결합되어 2차 패킹을 달성하는 이중 패킹(10)의 후단 패킹부(15)를 포함한다.

상기 이중 패킹(10)은, 소정 길이를 갖는 패킹 본체(11)와, 패킹 본체(11) 선단부에 내향 수직 돌출되는 선단 패킹부(13)와, 패킹 본체(11) 후단부에 외향 돌출되고 경사면(14)과 평면부(14a)를 갖는 후단 패킹부(15)를 포함한다.

상기 이중 패킹(10)의 선단 패킹부(13)의 전면에 돌출 형성되고 이탈방지압륜(20)의 가압력에 의해 수구 단턱(4)에 밀착 함몰되면서 밀폐되는 크고 작은 직경의 복수 돌출테(13a)를 더 포함한다.

상기 이탈방지압륜(20)은, 환형 본체(21)를 중심으로 삽구(3) 외주면에 결합되는 작은 내경의 내륜(23) 및 큰 외경의 외륜(22)과, 외륜(22)에 등간격이면서 수평으로 형성되는 복수의 후크볼트(29) 삽입공(24)과, 본체(21)의 바깥 측면에 등간격으로 형성되고 내륜(23) 방향으로 개방되는 복수의 하우징(25)과, 하우징(25)의 개방부에 결합되어 출입하면서 삽구(3)의 관벽을 누르도록 구성되는 곡선형의 압지부(27a)를 갖는 스파이크(27)와, 하우징(25)의 상부에 수직으로 형성되는 나사구멍(25a)에 체결되고 스파이크(27)의 상단부에 자유회전(공회전)할 수 있도록 결합되어 스파이크(27)를 상승 또는 하강시키는 압착볼트(26)를 포함한다.

본 발명 이중 패킹과 이탈방지압륜을 이용한 상수도관의 고도 패킹방법은, 패킹과 이탈방지압륜을 이용한 상수도관의 고도 패킹방법에 있어서, a) 연결 대상 상수도관의 수구와 삽구를 청소하는 단계와, b) 삽구의 외주면에 복수의 후크볼트와 스파이크가 구비된 이탈방지압륜을 끼우는 단계와, c) 이탈방지압륜이 끼워진 삽구 외주면에 선후단 패킹부가 형성된 이중 패킹을 끼우되 선단 패킹부를 삽구의 선단면에 밀착시키는 단계와, d) 선후단 패킹부가 결합된 상수도관의 삽구를 수구 단턱에 근접시켜 후단 패킹부가 수구 경사면에 접하도록 결합하는 단계와, e) 이탈방지압륜의 압착볼트를 체결시켜 스파이크가 하강하면서 삽구 외주면에 이탈방지압륜을 고정하는 단계와, f) 수구 단턱에 후크가 걸림되는 복수의 후크볼트를 이탈방지압륜의 삽입공에 각각 끼운 다음 너트로 체결시켜 선후단 패킹부를 가압 밀착하는 단계와, g) 이탈방지압륜의 압착볼트를 풀고 스파이크를 상승시켜 이탈방지압륜의 고정상태를 해제하는 단계와, h) 후크볼트에 체결된 너트를 체결시켜 전진하는 이탈방지압륜에 의해 후단 패킹부가 수구 경사면에 밀착되는 단계와, i) 이탈방지압륜의 압착볼트를 체결시켜 스파이크가 하강하면서 삽구 외주면에 이탈방지압륜을 고정하는 단계와, j) 후크볼트에 체결된 너트를 체결시켜 전진하는 이탈방지압륜에 의해 선단 패킹부가 수구 단턱에 가압 밀착되는 단계와, k) 이탈방지압륜의 압착볼트를 풀고 스파이크를 상승시켜 이탈방지압륜의 고정상태를 해제하는 단계와, l) 후크볼트에 체결된 너트를 체결시켜 전진하는 이탈방지압륜에 의해 후단 패킹부가 수구 경사면에 가압 밀착되는 단계와, m) 이탈방지압륜의 압착볼트를 조이고 스파이크를 하강시켜 이탈방지압륜을 고정하는 단계와, n) 후크볼트에 체결된 너트를 체결시켜 전진하는 이탈방지압륜에 의해, 이중 패킹의 선단 패킹부의 전면에 돌출 형성되는 크고 작은 복수의 돌출테가 수구 단턱에 가압 밀착되고 후단 패킹부가 수구 경사면에 가압 밀착되는 단계를 포함한다.

본 발명은 패킹 본체(11) 선후단부에 선단 패킹부(13)와 후단 패킹부(15)가 형성되는 이중 패킹(10)과 이탈방지압륜(20)을 이용하여 상수도관(1) 연결부를 2중으로 패킹함으로써 고도(高度)의 패킹(packing)이 달성되어 누수(漏水)가 없을 뿐 아니라, 전식 등이 방지되어 사용 수명이 크게 증가하고, 삽구(3)에서 주로 발생되는 산화물이나 이물질이 패킹 본체(11)에 포위되어 상수로 유입되지 않아 상수의 오염이 방지되는 효과가 있다.

본 발명은 패킹 본체(11) 선단에 형성되는 선단 패킹부(13)에 의해 수구 단턱(4)과 삽구(3)의 선단면(3a) 사이의 패킹(水密)이 달성되고, 패킹 본체(11) 후단에 형성되는 후단 패킹부(15)에 의해 수구(2)와 삽구(3) 사이 공간(8)의 패킹이 달성되면서 12~15㎏/㎠의 고도(高度) 패킹(水密)이 달성되는 효과가 있다.

본 발명은 이탈방지압륜(20)과 완고한 고도의 패킹에 의해 내진(耐震)에도 우수할 뿐 아니라, 지반의 침하나 부동침하 등에도 고도 패킹이 와해되지 않는 등의 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.

도 1 : 일 예로 도시한 종래 상수도관 연결 구성도.
도 2 : 종래 상수도관의 삽구 부분이 산화된 상태의 사진.
도 3 : 종래 상수도관의 삽구 부분이 매우 산화된 상태의 사진.
도 4 : 종래 상수도관이 전식 등에 의해 산화 또는 침전물이 침적된 상태의 사진.
도 5 : 본 발명 일 예로 도시한 이중 패킹의 사시도.
도 6 : 본 발명 일 예로 도시한 이중 패킹의 단면도.
도 7 : 본 발명 일 예로 도시한 이중 패킹의 부분 확대 단면도.
도 8 : 본 발명 일 예로 도시한 이탈방지압륜의 정면도.
도 9 : 본 발명 일 예로 도시한 이탈방지압륜의 배면도.
도 10 : 본 발명 일 예로 도시한 이탈방지압륜의 후크볼트 삽입방향 단면도.
도 11 : 본 발명 일 예로 도시한 이탈방지압륜의 스파이크 방향 단면도.
도 12 : 본 발명 일 예로 도시한 이탈방지압륜의 압착볼트와 스파이크의 분해 사시도.
도 13 : 본 발명 일 예로 도시한 이탈방지압륜의 압착볼트에 스파이크가 결합된 상태의 사시도.
도 14 : 본 발명 일 예로 도시한 이탈방지압륜과 후크볼트 및 너트 부분 분해사시도.
도 15 : 본 발명 일 예로 도시한 상수도관의 삽구 외주면에 이탈방지압륜을 끼운 상태의 단면도.
도 16 : 본 발명 도 15에서 상수도관의 삽구 외주면에 이중 패킹을 끼운 상태의 단면도.
도 17 : 본 발명 도 16의 가 결합 상태 단면도.
도 18 : 본 발명 도 17의 가 결합 상태 단면도.
도 19 : 본 발명 도 18에서 이탈방지압륜의 삽입공에 후크볼트를 끼워 걸림된 상태의 단면도.
도 20 : 본 발명 도 19에서 후크볼트에 너트를 체결하는 상태의 단면도.
도 21 : 본 발명 도 20에서 너트의 계속 체결에 의해 선단 패킹부가 수구 단턱에 접촉되는 상태의 단면도.
도 22 : 본 발명 선단 패킹부를 더욱 밀착시키기 위하여 후크볼트를 이용하여 스파이크를 삽구 표면에 압지(고정)시킨 상태의 단면도.
도 23 내지 도 30 : 본 발명 이중 패킹의 가압 밀착 및 이탈방지압륜의 고정과, 고정 상태의 해제를 나타낸 단면도.
도 31 : 본 발명에서 이중 패킹과 이탈방지압륜에 의해 고도의 2단 패킹이 완료된 상태의 상수도관 연결 상태 사시도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하고자 한다. 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 도면들 중 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일 부호로 기재하고, 관련된 공지구성이나 기능에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지가 모호해지지 않도록 생략하며, 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.

본 발명 이중 패킹과 이탈방지압륜을 이용한 상수도관의 고도 패킹방법은, a) 연결 대상 상수도관(1)의 수구(2)와 삽구(3)를 청소하는 단계와, b) 삽구(3)의 외주면에 복수의 후크볼트(29)와 스파이크(27)가 구비된 이탈방지압륜(20)을 끼우는 단계와, c) 도 16과 같이 이탈방지압륜(20)이 끼워진 삽구(3) 외주면에 선후단 패킹부(13)(15)가 형성된 이중 패킹(10)을 끼우되 선단 패킹부(13)를 삽구(3)의 선단면(3a)에 밀착시키는 단계와, d) 도 17 ~ 도 20과 같이 선후단 패킹부(13)(15)가 결합된 상수도관(1)의 삽구(3)를 수구 단턱(4)에 근접시켜 후단 패킹부(15)가 수구 경사면(5)에 접하도록 결합하는 단계와, e) 도 21과 같이 이탈방지압륜(20)의 압착볼트(26)를 체결시켜 하강하는 스파이크(27)에 의해 이탈방지압륜(20)이 삽구(3) 외주면에 고정되는 단계와, f) 도 22와 같이 수구(2)의 외부 단턱(7)에 후크(29a)가 걸림되는 복수의 후크볼트(29)를 이탈방지압륜(20)의 삽입공(24)에 각각 끼운 다음 너트(30)로 체결시켜 선후단 패킹부(13)(15)를 가압 밀착하는 단계와, g) 도 23과 같이 이탈방지압륜(20)의 압착볼트(26)를 풀고 스파이크(27)를 상승시켜 이탈방지압륜(20)의 고정상태를 해제하는 단계와, h) 도 24와 같이 후크볼트(29)에 체결된 너트(30)를 체결시켜 전진하는 이탈방지압륜(20)에 의해 후단 패킹부(15)가 수구 경사면(5)에 밀착되는 단계와, i) 도 25와 같이 이탈방지압륜(20)의 압착볼트(26)를 체결시켜 스파이크(27)가 하강하면서 삽구(3) 외주면에 이탈방지압륜(20)이 고정되는 단계와, j) 도 26과 같이 후크볼트(29)에 체결된 너트(30)를 체결시켜 전진하는 이탈방지압륜(20)에 의해 선단 패킹부(13)가 수구 단턱(4)에 가압 밀착되는 단계와, k) 도 27과 같이 이탈방지압륜(20)의 압착볼트(26)를 풀고 스파이크(27)를 상승시켜 이탈방지압륜(20)의 고정상태를 해제하는 단계와, l) 도 28과 같이 후크볼트(29)에 체결된 너트(30)를 체결시켜 전진하는 이탈방지압륜(20)에 의해 후단 패킹부(15)가 수구 경사면(5)에 가압 밀착되는 단계와, m) 도 29와 같이 이탈방지압륜(20)의 압착볼트(26)를 체결시켜 하강하는 스파이크(27)에 의해 이탈방지압륜(20)이 고정되는 단계와, n) 도 30과 같이 후크볼트(29)에 체결된 너트(30)를 체결시켜 전진하는 이탈방지압륜(20)에 의해 이중 패킹(10)의 선단 패킹부(13)의 전면에 돌출 형성되는 크고 작은 복수의 돌출테(13a)가 수구 단턱(4)에 가압 밀착되고 후단 패킹부(15)는 수구 경사면(5)에 가압 밀착되는 단계를 포함한다.

도 31은 최종 패킹이 완료된 상수도관(1)의 연결부 사시도이다.

상기 상수도관(1)은 길이가 통상 6m로 길고 중량도 수백 ㎏이상 이므로 포크레인 등의 중장비를 이용하여 상수도관(1)이 수평으로 유지되도록 들고 있되 결합되는 방향으로 수구(2)를 밀고 있는 상태이므로 상기 단계에서 이탈방지압륜(20)의 압착볼트(26)를 풀어 스파이크(27)를 상승시켜 삽구(3) 외주면 가압을 해제하더라도 삽구(3)의 후진이나 후퇴가 방지된다.

본 발명은 패킹 본체(11) 선단에 형성되는 선단 패킹부(13)에 의해 수구 단턱(4)과 삽구(3)의 선단면(3a) 사이의 패킹이 달성되고, 패킹 본체(11) 후단에 형성되는 후단 패킹부(15)에 의해 수구(2)와 삽구(3) 사이 공간(8)의 패킹이 달성되면서 12~15㎏/㎠의 고도 패킹이 달성된다.

본 발명은 패킹 본체(11) 선후단부에 선단 패킹부(13)와 후단 패킹부(15)가 각각 형성된 이중 패킹(10)과 이탈방지압륜(20)을 이용하여 상수도관의 연결부를 2중으로 패킹함으로써 고도의 패킹이 달성되어 누수(漏水)와 전식 등이 방지되고, 상수도관의 삽구(3) 외면에 씌워지는 이중 패킹(10)의 패킹 본체(11)에 의해 상수도관의 삽구(3)에서 주로 발생되는 산화물이나 이물질 등이 상수로 유입되지 않아 상수의 오염이 방지된다.

도 5는 본 발명 이중 패킹(packing)(10)의 사시도이고, 도 6은 이중 패킹(10)의 단면도이고, 도 7은 이중 패킹(10)의 부분 확대도로, 삽구(3) 외주면에 결합될 수 있도록 소정 길이를 갖는 패킹 본체(11)와, 패킹 본체(11) 선단부에 내향 수직 돌출되는 선단 패킹부(13)와, 패킹 본체(11) 후단부에 외향 돌출되고 경사면(14)과 평면부(14a)를 갖는 후단 패킹부(15)를 포함한다.

상기 이중 패킹(10)은 선단 패킹부(13)의 전면에 돌출 형성되고 직경이 크고 작은 복수의 돌출테(13a)를 더 포함한다.

상기 이중 패킹(10)은 천연고무, 합성고무, 비강체(非剛體) 물질 등으로 구성될 수 있다.

상기 선단 패킹부(13)는 상수도관(1)과 상수도관(1)이 연결되는 수구(2)의 단턱(4)과 삽구(3) 사이에 결합되어 1차 패킹(水密)을 담당하고, 후단 패킹부(15)는 수구(2)와 삽구(3) 사이 공간에 결합되어 2차 패킹(水密)을 담당하면서 고도(高度)의 패킹(水密)이 달성된다.

상기 선단 패킹부(13)의 전면에 형성되는 크고 작은 직경의 돌출테(13a)가 이탈방지압륜(20)의 가압력에 의해 수구 단턱(4)에 밀착 함몰되면서 견고한(완고한) 밀폐가 달성된다.

상기 상수도관(1)의 수구(2)에는 후단 패킹부(15)가 밀착 패킹되는 수구 경사면(5)이 형성되고, 그 안쪽에는 삽구(3)의 선단부가 결합될 수 있도록 수구 단턱(4)이 형성된다.

상기 후단 패킹부(15)는 수구(2)의 경사면(5)과 같은 기울기 각도(θ1), 또는 상기 기울기 각도(θ1)의 ±5°이내의 각도(θ1±5°)를 갖는 경사면(14)이 형성되어 수구(2)와 삽구(3)의 견고한 패킹이 달성된다.

상기 이중 패킹(10)의 선단 패킹부(13)의 높이(h1)는 삽구(3) 두께(h2)와 동일하거나 조금 낮게 구성할 수 있다.

상기에서 이중 패킹(10)의 선단 패킹부(13)의 높이(h1)를 삽구(3) 두께(h2)보다 조금 낮게 구성하는 경우, 선단 패킹부(13)가 패킹될 때 가해지는 밀착력에 의해 선단 패킹부(13)가 융기되는 높이나 돌출정도를 감안하여 삽구(3) 두께(h2)보다 조금 낮게 구성할 수 있다.

상기 이중 패킹(10)의 후단 패킹부(15)의 상부에는 평면부(14a)를 형성하여 밀착력 또는 밀착정도를 증대시킬 수 있다.

상기 이중 패킹(10)의 후단에는 수직 평면부(16)가 형성되어 이탈방지압륜(20)의 가압부(21b)에 의해 가압될 수 있도록 구성된다.

상기 이중 패킹(10)은 선단 패킹부(13)에 형성되는 통공(17)의 내경은 상수도관(1)의 내경과 같은 크기이고, 후단 패킹부(15)에 형성되는 통공(12)은 삽구(3)가 쉽게 결합될 수 있도록 삽구(3)의 외경보다 조금 큰 크기, 예컨대 상수도관(1)의 관경에 따라 달라지지만 1mm ~ 100mm 범위에 적절한 값으로 크게 구성할 수 있다.

상기 패킹 본체(11)는 일체형으로 연결되는 선단 패킹부(13)와 후단 패킹부(15)를 잡고 있는 구성으로 삽구(3)의 외주면을 감싸게 된다.

즉, 패킹 본체(11)의 선단은 삽구(3)의 선단면에 밀착해 있는 선단 패킹부(13)에 의해 선단이 막혀 있고, 패킹 본체(11) 후단은 수구(2)와 삽구(3) 사이에 밀착해 있는 후단 패킹부(15)에 의해 막혀 있는 상태이므로 삽구(3)의 외주면과 패킹 본체(11) 사이에 진공이 유지되면서 삽구(3)에서 주로 발생되는 산화물이나 이물질 등이 상수도관(1) 내부 및 상수(上水)로의 유입이 완벽히 차단되므로 상수의 오염이나 이물질 유입 등이 방지되며, 따라서 깨끗한 상수를 이용할 수 있게되어 국민 건강에 일조 한다.

도 8은 이탈방지압륜(20)의 정면 예시도이고, 도 9는 배면 예시도이고, 도 10은 압착볼트(26) 및 스파이크(27) 방향 단면도이고, 도 11은 후크볼트(29)가 결합되는 삽입공(24) 방향 단면 예시도이고, 도 12는 압착볼트(26)와 스파이크(27)를 분리한 상태의 사시도이고, 도 13은 압착볼트(26)와 스파이크(27)를 결합한 상태의 사시도이고, 도 14는 이탈방지압륜(20)과 후크볼트(29) 및 너트(30) 부분 분해사시도이다.

상기 이탈방지압륜(20)은, 환형 본체(21)를 중심으로 삽구(3) 외주면에 결합되는 작은 내경의 내륜(23) 및 큰 외경의 외륜(22)과, 외륜(22)에 등간격이면서 수평으로 형성되는 복수의 후크볼트(29) 삽입공(24)과, 본체(21)의 바깥 측면에 등간격으로 형성되고 내륜(23) 방향으로 개방되는 복수의 하우징(25)과, 하우징(25)의 개방부에 결합되어 출입하면서 삽구(3)의 관벽(외주면)을 누르도록 구성되는 곡선형의 고정부 또는 압지부(27a)를 갖는 스파이크(27)와, 하우징(25)의 상부에 수직으로 형성되는 나사구멍(25a)에 체결되고 스파이크(27)의 상단부에 자유회전(공회전)할 수 있도록 결합되어 스파이크(27)를 상승 또는 하강시키는 압착볼트(26)를 포함한다.

상기 압착볼트(26)와 스파이크(27)는 후크볼트(29)를 체결할 때 방해되지 않도록 후크볼트 삽입공(24)과 후크볼트 삽입공(24) 사이에 방사상으로 형성된다.

상기 이탈방지압륜(20)은, 전면에 요입부(21a)가 빙둘러 형성되고, 요입부(21a)의 안쪽에는 이중 패킹(10)의 수직 평면부(16)를 가압하는 가압부(21b)가 형성된다.

상기 스파이크(27)의 압지부(27a)는 삽구(3)의 외주면과 같은 곡선형이며 응력집중이 분산되면서 견고한 압지가 달성된다.

상기 스파이크(27)는 도 12, 도 13과 같이 대체로 사다리꼴형 하우징(25)내에 형성되는 안내홈(미도시)에 결합되어 상하로 승강할 수 있도록 동일한 형상으로 구성되며, 그 재질은 주철관(또는 강관)과 같은 재질로 열처리하여 경도를 높인 것으로 높은 응력에도 깨어짐없이 압지부(27a)가 삽구(3)의 외부 표면 일부를 파고 들어가 이탈하지 않도록 구성되며, 스파이크(27)의 상부에는 전후 및 상부로 개방되는 결합홈(27b)이 형성되고, 결합홈(27b)에는 압착볼트(26)의 하단부에 형성되는 돌출테(26c)가 결합되어 자유회전할 수 있도록 구성된다.

상기 스파이크(27)는 삽구(3) 표면과의 접촉면이 확장되도록 하부가 넓고 상부가 좁아지는 구성이며, 선단의 압지부(27a)는 삽구(3)의 외주면(외주연) 곡률반경과 동일한 곡선형으로 구성하여 점접촉이 아닌 선접촉을 유지함으로써 결합력이 증대된다.

도 15 내지 도 30은 본 발명 이중 패킹(10)과 이탈방지압륜(20)을 이용하여 상수도관(1)의 연결부를 고도의 2단 패킹하는 과정을 도시한 단면도로, 도 15는 상수도관(1)의 삽구(3) 외주면에 이탈방지압륜(20)을 끼운 상태이고, 도 16은 이탈방지압륜(20)이 끼워진 상수도관(1)의 삽구(3) 외주면에 이중 패킹(10)을 끼우되, 선단 패킹부(13)가 삽구(3)의 선단면에 접하도록 끼운 상태이다.

도 17은 이중 패킹(10)이 끼워진 삽구(3)를 수구(2)에 근접시킨 상태의 단면도이고, 도 18은 도 17에서 이중 패킹(10)이 끼워진 삽구(3)를 수구(2)에 더욱 근접시킨 상태의 단면도이고, 도 19는 후크볼트(29)의 후단에 형성된 나사부(29b)를 이탈방지압륜(20)에 등간격으로 형성된 후크볼트 삽입공(24)에 각각 끼운 다음 후크볼트(29) 선단의 후크(29a)는 수구(2)의 외부 단턱(7)에 걸어 걸림되게 한 다음 도 20과 같이 나사부(29b)에 너트(30)를 끼워 체결시키면 이탈방지압륜(20)이 수구(2) 방향으로 전진하게된다.

이에 따라 도 21과 같이 수구(2) 방향으로 전진하는 이탈방지압륜(20)의 가압부(21b)가 이중 패킹(10)의 후단 패킹부(15)에 형성된 수직 평면부(16)에 접하면서 수구(2) 방향으로 가압하여 밀게되고, 도 22와 같이 후단 패킹부(15)가 수구(2)와 삽구(3) 사이의 공간에 밀착되면서 수밀(水密) 및 패킹된다.

상기에서 너트(30)를 체결시키면 이탈방지압륜(20)이 전진하면서 이중 패킹(10)을 밀어 후단 패킹부(15)의 견고한 밀패 패킹은 달성되나, 수구(2)의 단턱(4)과 삽구(3)의 선단면 사이에 결합된 선단 패킹부(13)의 견고한 패킹은 너트(30)의 체결만으로는 달성할 수 없다.

따라서 도 25와 같이 선단 패킹부(13), 또는 선후단 패킹부(13)(15)를 더욱 밀착시키기 위하여 복수의 압착볼트(26)를 이용하여 각각의 스파이크(27)를 하강시켜 삽구(3)의 표면 관벽(외주면)을 압지하거나 일부 파고 들어가도록 압지시켜 후진 이탈을 방지한 상태에서 너트(30)를 죄임방향으로 체결시키면, 복수의 스파이크(27)에 의해 이탈방지압륜(20)에 고정화된 삽구(3)가 이탈방지압륜(20)을 따라 수구(2) 방향으로 전진하게 된다.

상기 스파이크(27)의 형상은 사다리꼴로 구성하되 삽구(3)와의 접촉면이 확장되도록 하부가 넓고 상부가 좁아지는 구성이며, 압지부(27a)는 삽구(3)의 외주면(외주연) 곡률반경과 동일한 곡선형으로 구성하여 점접촉이 아닌 선접촉이 유지되므로 이탈하지 않게 된다.

이에 따라 전진하는 삽구(3)의 선단면이 선단 패킹부(13)을 가압 밀착하게 되므로 수구 단턱(4)과 삽구(3) 사이의 완고한 패킹이 달성되며, 가압에 의해 선단 패킹부(13)의 일부는 상수도관(1) 내부로 융기(13b) 돌출된다.

또한 전진하는 이탈방지압륜(20)의 가압부(21b)에 의해 이중 패킹(10)의 수직 평면부(16)가 가압 밀착되므로 수구(2)와 삽구(3) 사이 공간의 완고한 패킹이 달성되며, 가압에 의해 이중 패킹(10)의 선단 패킹부(13)가 융기(13b)되고, 평면부(14a) 또한 상승 융기된다.

따라서 선단 패킹부와 후단 패킹부가 각각 형성된 이중 패킹과 이탈방지압륜의 가압지지력에 의해 상수도관(1)의 연결부가 2중으로 패킹되면서 고도의 패킹이 달성되며, 이에 따라 누수 등이 방지되며, 절연체로 구성되는 이중 패킹(10)이 결합부인 수구 단턱(4)과 수구(2)와 삽구(3) 사이의 공간이 절연되면서 전식이 방지되거나 격감되고 산화 부식이 방지되어 상수도관(1)의 사용 수명이 크게 증가하는 장점이 있다.

이상과 같이 설명한 본 발명은 본 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하며, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이다.

(1)--상수도관 (2)--수구
(3)--삽구 (4)--수구 단턱
(10)--이중 패킹 (11)--패킹 본체
(13b)--융기 (12)(17)--통공
(13)--선단 패킹부 (14)--경사면
(15)--후단 패킹부 (14a)--평면부
(16)--수직 평면부 (20)--이탈방지압륜
(21)--본체 (21a)--요입부
(21b)--가압부 (22)--외륜
(23)--내륜 (24)--삽입공
(25)--하우징 (25a)--나사구멍
(26)--압착볼트 (26c)--돌출테
(27)--스파이크 (27a)--압지부
(27b)--결합홈 (29)--후크볼트
(29a)--후크 (29b)--나사부
(30)--너트

Claims (5)

1. 상수도관(1)의 삽구(3) 외주면에 결합되고 복수의 스파이크로 고정되는 이탈방지압륜(20);
   상수도관(1) 외주면에 결합되고 패킹 본체(11) 선후단에 선단 패킹부(13)와 후단 패킹부(15)가 구성되는 이중 패킹(10);
   상수도관(1)의 수구 단턱에 걸림되고 이탈방지압륜(20)에 체결되는 후크볼트(29) 및 너트(30);
   너트(30)의 체결에 의해 수구 방향으로 전진하는 이탈방지압륜(20)의 가압에 의해 상수도관의 수구 단턱(4)과 삽구(3)의 선단면(3a) 패킹을 달성하는 이중 패킹(10)의 선단 패킹부(13);
   상기 이탈방지압륜(20)에 의해 상수도관(1)의 수구(2)와 삽구(3) 사이 공간(8)의 패킹을 달성하는 이중 패킹(10)의 후단 패킹부(15); 를 포함하고,
   상기 이중 패킹(10)은,
   소정 길이를 갖는 패킹 본체(11);
   패킹 본체(11) 선단부에 내향 수직 돌출되는 선단 패킹부(13);
   패킹 본체(11) 후단부에 외향 돌출되고 경사면(14)과 평면부(14a)를 갖는 후단 패킹부(15);
   이중 패킹(10)의 후단에 형성되고 이탈방지압륜(20)의 가압부(21b)에 의해 가압되는 수직 평면부(16); 를 포함하고,
   상기 이중 패킹(10)의 선단 패킹부(13)의 전면에 돌출 형성되고 이탈방지압륜(20)의 가압력에 의해 수구 단턱(4)에 밀착 함몰되면서 밀폐되는 크고 작은 직경의 복수 돌출테(13a); 를 더 포함하며,
   상기 이탈방지압륜(20)은,
   환형 본체(21)를 중심으로 삽구(3) 외주면에 결합되는 작은 내경의 내륜(23) 및 큰 외경의 외륜(22);
   외륜(22)에 등간격이면서 수평으로 형성되는 복수의 후크볼트(29) 삽입공(24);
   본체(21)의 바깥 측면에 등간격으로 형성되고 내륜(23) 방향으로 개방되는 복수의 하우징(25);
   하우징(25)의 개방부에 결합되어 출입하면서 삽구(3)의 관벽을 누르도록 구성되는 곡선형의 압지부(27a)를 갖는 스파이크(27);
   하우징(25)의 상부에 수직으로 형성되는 나사구멍(25a)에 체결되고 스파이크(27)의 상단부에 자유회전할 수 있도록 결합되어 스파이크(27)를 상승 또는 하강시키는 압착볼트(26);
   전면에 빙둘러 형성되는 요입부(21a);
   요입부(21a)의 안쪽에 형성되고 이중 패킹(10)의 수직 평면부(16)를 가압하는 가압부(21b); 를 포함하며,
   상기 선단 패킹부(13)의 복수 돌출테(13a)와 후단 패킹부(15)에 의한 이중 패킹 및 이탈방지압륜(20)의 가압력에 의해 12~15㎏/㎠의 고도 패킹과 내진이 달성되도록 함을 특징으로 하는 이중 패킹과 이탈방지압륜을 이용한 상수도관의 고도 패킹장치.
   
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