KR200181318Y1 - 주철관 이탈방지용 압륜의 스파이크 - Google Patents

Abstract

본 고안은 주철관 이탈방지용 압륜의 스파이크에 관한 것으로, 종래의 스파이크는 장착초기에 압착보울트와 접하는 부위와 결합케이스와 접하는 부위가 곡면처리되지 않아서 파손되는 경향이 있었고, 스파이크 장착후 관에 이탈력 작용시 상기 스파이크의 회전각도 등이 일정하지 않았던 것과 스파이크날의 길이 및 스파이크날의 박힘길이를 한정시켜주는 스파이크 몸체와 날이 이루는 각도가 일률적이지 않아서 관벽이 불규칙하게 손상되어 관의 취약화를 조장했던 문제가 있었다.

따라서, 본 고안은 예시도면 도 4 내지 도 5와 같이, 스파이크(20)의 압착보울트(8)로 압압되는 부위 및 결합케이스(22)에 접촉되는 부위를 라운드처리하므로써 스파이크가 회전하여 관이탈을 저지하고, 스파이크날(34)의 길이와 그 회전각도를 일정하게 유지되게 함으로써 관벽의 손상을 얕은 깊이로 일정하게 하여 깊이의 불규칙으로 인한 과도한 손상을 줄이는 효과가 있다.

Description

주철관 이탈방지용 압륜의 스파이크{Spike of Compressing Bands for Water Pipes of Ductile Cast Iron}

본 고안은 주철관 이탈방지용 압륜의 스파이크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스파이크를 압착보울트로 조였을 때 스파이크날에 가까운 스파이크 측면이 결합케이스의 측면과 일정한 경사를 이루도록 하고, 결합케이스의 내면과 접촉하는 스파이크의 접첩부를 곡면을 이루게 하여 주철관에 고수압이 작용할 때, 주철관이 이탈하려는 방향으로 스파이크날이 일정각도로 회전하면서 동일한 깊이로 주철관의 외벽에 박히도록하여 주철관의 이탈을 방지할 수 있도록 한 주철관 이탈방지용 압륜의 스파이크에 관한 것이다.

지하철 개착구간 및 지하시설물 매설을 위한 터파기로 인하여 안정적인 지반상태를 제거하였을시 상수도용 주철관의 분기부분이나 곡관부분이 이탈하여 누수되는 사례가 발생하거나, 정수장에서 가까운 지역 또는 가압장 급수구역등 과 같이 고수압지역에서도 고수압으로 인한 수충격압에 의해 상기와 같이 누수 사례가 발생함을 볼수가 있는데, 현장에서는 이를 보강키 위해 곡관부분, 분기부분과 같은 취약부에는 이음매 보호콘크리트를 타설하여 보강하고자 하나, 양생기간의 소요 및 타 지하시설물의 설치시 콘크리트방진이 불가능하게 되는 등 견고한 시공에 많은 어려움이 있다.

따라서, 콘크리트 타설을 하지 않고도 시공이 간편하고 수충격압에 대한 강성을 보강할 수 있는 이탈방지용 압륜을 제작하여 상수도관 매설시 사용되고 있다.

예시도면 도 1 내지 도 2에 종래의 이탈방지용 압륜을 도시 한 바와 같이, 압륜(24)은 일측관의 수구(1)와 타측관의 삽구(2)사이에 밀폐부재인 고무링(3)과 더불어 관체결 보울트(5)와 너트(6)등으로 장착되고, 상기 압륜(24)에 등간격의 박스형태로 다수 형성된 결합케이스(22)내에서 압착보울트(8)와 상기 압착보울트 밑에 누름 스파이크(20)로 하여 삽구(2)의 관벽을 누르도록 하여 관 이음매를 보다 견고히 하고 있다.

상기한 결합케이스(22)는 그 내측면(28)과 압륜(24)의 중공(30) 둘레에 덧살인 보강띠(32)를 일체로 형성시켜서, 응력집중이 분산되게 하고 둘레의 보강띠(32)로 강성을 보강하여 강성을 확보할 수 있는 구조를 갖추고 있다.

상기한 스파이크(20)는 예시도면 도 2와 도 3에서와 같이, 사다리꼴형 결합케이스(22)내에서 출입이 가능하도록 사다리꼴로 형성하였으며, 그 재질이 주철관과 같은 재질로 열처리하여 경도를 높인 것으로 높은 응력에도 깨어짐 없이 관표면을 파고들어 이탈력을 저지하도록 하였다.

이러한 스파이크(20)를 누르는 압착보울트(8)는 강한 수충격압이 한 번 가해지고 나면 보울트가 끝단이 휘어지는 등의 변형이 생겨 다음에 수충격압이 가해졌을 때는 저지력이 약화되어 제기능을 발휘하지 못하였으나 강한 재질로 대체하여 높은 수압에도 비틀림이나 변형없이 지속적인 저지력을 갖도록 하였다.

또한 상기한 스파이크(20) 형상이 사다리꼴인 다른 이유는 관접촉면을 크게 하기 위해 위로는 좁아지고 아래로는 넓어지게 형성하였는 바, 선단의 스파이크날(34)은 관 외경의 곡률반경과 동일하도록 라운드지게 형성시켜서 점접촉이 아닌 선접촉을 유지할 수 있도록 하여 이탈저지력을 증가시킨 것이다.

이렇게 다수 장착된 스파이크(20)들은 전체적으로 같은 위치의 관벽에 접촉해야 되고 또한 같은 힘으로 지지되어야 수압이 작용했을 때 주철관에 일정한 깊이로 파고 들게 된다.

그러나 종래의 스파이크(20)는 장착초기에 압착보울트(8)와 접하는 부위와 결합케이스와 접하는 부위가 곡면처리되지 않아서 파손되는 경향이 있었고, 스파이크 장착후 관의 수압에 의해 이탈력 작용시 상기 스파이크(20)의 회전각도 등이 일정하지 않았던 것과 스파이크날(34)의 박힘길이를 한정시켜주는 스파이크 몸체와 날이 이루는 각도가 일률적이지 않아서 장착된 스파이크(20)가 관벽에 가해지는 압착력이 일정하지 않아 관의 결합력이 취약한 문제가 있었다.

이에 본 고안은 상기 문제점을 해소하기위해 안출된 것으로, 스파이크의 일측단면의 구조를 개선하여 스파이크를 압착보울트로 조였을 때, 스파이크날에 가까운 스파이크 측면이 결합케이스의 측면과 일정한 경사를 이루도록 하고, 또한 주철관에 고수압이 작용하여 이탈력이 생기면 모든 스파이크의 스파이크날이 일정 각도로 회전하면서 동일한 깊이로 관벽에 박히도록 형성함으로서, 관벽의 손상 및 관의 이탈을 방지할 수 있도록 한 주철관 이탈방지용 압륜의 스파이크를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

이를 위해 본 고안은 주철관 이탈방지용 압륜에 장착되는 스파이크에 있어서, 압착보울트와 접촉되는 부위인 스파이크 상단면의 1차 접촉부와 좌우측의 2·3차 접촉부를 라운드처리하되, 스파이크의 3차측면과 접촉하는 결합케이스의 일측면간에 10°의 경사도를 이루도록 형성하고, 단면이 삼각형상을 갖는 스파이크날의 길이를 3㎜가 되게 형성하며, 상기 스파이크날의 성형각( 50 ∼ 60°)보다 저면의 경사각을 더욱 크게 하여 관벽에 박히는 깊이가 스파이크날 길이를 넘지않도록 저면자체가 차단면이 될 수 있게 형성한 것이다.

따라서, 본 고안은 압착보울트로 압압되는 부위 및 결합케이스에 접촉되는 부위를 라운드처리하고, 스파이크날의 길이를 일정하게 제한함으로써 관에 수압이 과도하게 가해질 때 스파이크가 자연스럽게 회전함과 동시에 스파이크날 부분이 주철관의 외주면에 일정한 깊이로 파고들게하여 관의 이탈을 방지하는 지지력이 향상되고, 관의 특정부분의 파손을 방지할 수 있는 효과를 얻고자 하는 것이다.

도 1 은 종래의 이탈방지용 압륜의 이음매의 분해사시도,

도 2 는 종래의 이탈방지용 압륜의 사시도,

도 3 은 종래의 이탈방지용 압륜의 결합상태 종단면도,

도 4 의 (가)와 (나)는 본 고안에 따른 이탈방지용 압륜의 스파이크 단면을 보인 예시도,

도 5 의 (가)와 (나)는 본 고안에 따른 스파이크의 사용상태를 보인 단면 예시도이다.

〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

8 - 압착보울트, 20 - 스파이크,

22 - 결합케이스, 24 - 압륜,

50 - 1차 접촉부, 52 - 2차 접촉부,

54 - 3차 접촉부, 56 - 2차 측면,

58 - 3차 측면, 60 - 저면.

이하 첨부된 예시도면과 함께 본 고안을 설명하면 다음과 같다.

본 고안은 압착보울트(8)로 가압되는 부위인 스파이크(20) 상단면의 1차 접촉부(50)와 좌우측의 2,3차 접촉부(52)(54)를 라운드처리하되, 상기 스파이크(20)의 3차측면(58)은 결합케이스(22)의 일측면과 10°의 경사도를 이루도록 형성하고, 단면이 삼각형상을 갖는 스파이크날(34)의 길이를 3㎜가 되게 형성하며, 상기 스파이크날(34)의 성형각( 50 ∼60°)보다 저면(60)의 경사각을 더욱 크게 하여 관벽에 박히는 깊이가 스파이크날 길이를 넘지않도록 저면(60)자체가 차단면이 될 수 있게 형성한 것을 특징으로 하는 주철관 이탈방지용 압륜의 스파이크이다.

예시도면 도 4 의 (가)와 (나)는 본 고안에 따른 이탈방지용 압륜의 스파이크 단면을 보인 예시도이다.

스파이크(20)의 형상은 (가)와 (나)도에 도시된 바와 같이, 좌우의 폭이 좁고 상하가 긴 장방형으로 여기서는 압착보울트(8)가 접촉되는 부분과 그 아래의 정방형에 가까운 부분에 대해서 설명하면 다음과 같다.

압착보울트(8)가 처음 접하는 1차 접촉부(50)와 그 좌우로 비스듬히 경사져내려간 2·3차 접촉부(52)(54)를 라운드 처리한 바, 1차 접촉부(50)는 곡률반경 R=5㎜, 2차 접촉부(52)는 곡률반경 R=3㎜, 3차 접촉부(54)는 곡률반경 R=5㎜이 되도록 형성하였다.

그 이유는 종래의 각진 형태로는 사용시 압착보울트(8)의 하단부가 스파이크(20)의 상단부를 압압하고 있는 상태에서 주철관에 과도한 수압이 가해져 관이 수압이 가해지는 방향과 동일한 방향으로 이탈하려는 힘(이탈력)이 작용하게 되며, 이때, 스타이크(20)는 결합케이스(22)의 내부 공간에서 회전하면서 스파이크날(34)이 접촉하고 있는 관의 외벽에 파고들려고 하나 스타이크(20)가 정상적으로 회전하지 못하여 관을 지지하는 힘이 떨어지게 된다.

또한, 강제적으로 결합케이스(22) 내에서 스파이크(20)가 회전하게 되면 결합케이스(22)의 내면과 스파이크(20)의 접촉부에 파손현상이 발생되고, 상기와 같은 상태에서 장시간 사용하면 내부공간의 파손에 의한 편차로 인해 상대적으로 결합보울트(8)의 압압력이 약해지고 관의 이탈력작용시 관벽에 박히는 스파이크날의 깊이에 편차가 생기게 되어 스파이크가 관이탈을 막아주는 역할을 제대로 수행할 수가 없기 때문에 스파이크(20)의 1·2·3차 접촉부(50)(52)(54)를 곡면처리 함으로써 스파이크(20)와 압착보울트(8)의 결합시에 그 편차를 줄여나갈 수 있기 때문이다.

이때, 1차 접촉부(50)와 2차 접촉부(52)와의 경사도는 약 31°로 하고, 1차 접촉부(50)와 3차 접촉부(54)사이의 경사도는 약 15∼20°정도로 한다.

이중에 1차 접촉부(50)와 3차 접촉부(54)사이의 경사도는 스파이크(20)의 3차 측면(58)과 결합케이스(22)의 내측면간에 이루는 각이 10°의 허용각도를 이룰수 있도록 하는데 중요한 요소가 된다.

그리고 확대도면에서와 같이 스파이크날(34)는 삼각형상으로 날끝의 각도는 약 50 ∼ 60°를 이루도록 형성하며, 상기 스파이크날(34)의 저면(60)반대측의 일측면과 수평면이 이루는 각도는 약 65 ∼ 75°를 이루도록 형성한다.

또한 2차 측면(56)은 장착시 결합케이스(22)의 내측면(수직선으로만 표현됨)과 7°를 이루도록 형성되고, 스파이크날(34)과 결합케이스(22)의 다른 내측면(수직선으로만 표현됨)과 이루는 각도는 약 15°를 이루도록 형성한다.

따라서, 본 고안은 예시도면 도 5의 (가)에 나타난 바와 같이, 주철관 삽구(2)가 내장된 압륜(24)에 있어서, 결합케이스(22)에 스파이크(20)를 삽입하여 압착보울트(8)로 압압하면 1차 접촉부(50)가 압착보울트(8)하단에 의해 눌리면서 일측으로 회전(도면상 시계반대 방향)되어 3차측면(58)이 결합케이스(22) 내측면과 이루는 각도가 10°를 이루게 되면서 3차 측면(58)의 모서리가 결합케이스(22)의 내측면과 접하게 되고 스파이크날(34)은 관벽의 일점을 가압하게 된다.

이 상태에서 도 5의 (나)도에서 같이 화살표방향으로 수압이 작용하여 관벽에 이탈되려는 힘이 작용하면, 이탈력에 의해 스파이크(20)가 강제적으로 회동하게 되어 압착보울트(8)에 비틀림이 작용하게 된다.

이때 스파이크날(34)은 관벽내로 허용깊이인 3㎜정도 박히게 되어 그 이상의 이탈력이 작용하더라도 밀리지 않게 되며, 이러한 지지형태는 압륜(24)에 다수장착된 스파이크(20)에서 동시에 작용하게 된다.

따라서, 압륜(24)에 설치되어 있는 스파이크(20)에 의해 결합되어 있는 주철관 삽구(2)는 관벽에 3㎜정도로 일정하게 박히게 되는 스파이크날(34)에 의해 매우 견고하게 지지되는 것이다.

상기한 바와 같이 본 고안은 압착보울트(8)로 압압되는 스파이크(20)의 1·2·3접촉부(50)(52)(54)를 일정곡면을 이루도록 라운드처리하고, 스파이크날(34)의 길이를 3㎜로 일정하게 함으로서, 결합케이스(22)의 내측면과 접촉부위를 부드럽게 하여 스파이크(20)의 파손을 줄이고, 압륜(24)에 다수장착된 스파이크(20)에서 동시에 작용하여 스파이크날(34)의 길이만큼 일정하게 관벽에 박히게 됨으로 압륜(24)의 이탈방지력이 향상되고 관벽에 동일한 깊이로 박힘으로 해서 관벽의 손상을 최소한으로 줄이는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 압착보울트(8)로 가압되는 부위인 스파이크(20)는 종단면상 상단면의 1차 접촉부(50)와 좌우측의 2,3차 접촉부(52)(54)를 라운드처리하되, 상기 스파이크(20)의 3차측면(58)과 결합케이스(22)의 일측면이 10°의 경사도를 이루도록 형성하고, 단면이 역삼각형상을 이루는 스파이크날(34)을 3차측면(58)의 하단부에 형성하되, 상기 스파이크날(34)의 성형각( 50 ∼60°)보다 저면(60)의 경사각을 더욱 크게 형성한 것을 특징으로 하는 주철관 이탈방지용 압륜의 스파이크.
2. 제 1 항에 있어서, 스파이크날(34)은 그 길이를 단면상 3㎜로 형성하고,여 관벽에 박히는 깊이가 스파이크날 길이를 넘지않도록 저면(60)자체가 차단면이 될 수 있게 형성한 것을 특징으로 하는 주철관 이탈방지용 압륜의 스파이크.