KR200251675Y1 - 보강 층을 갖는 관 - Google Patents

Abstract

본 고안은 하수관 또는 전선용 배관 등의 용도로 지하에 매설하여 사용되는 보강 층을 갖는 관에 관한 것으로서, 그 목적은 외부의 충격에 강하고 인장강도 및 전단강도와 휨 강도가 강하도록 한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 구성은 반원형 또는 반 팔각형 중 어느 하나의 형상을 갖는 중공이 형성된 파이프를 그 중공의 구경보다 크며 파이프가 상호 대접되게 나선형상으로 소정의 길이가 될 때까지 연속 감고 상기 파이프의 대접 면은 접착제인 용융합성수지를 이용하여 기밀성이 유지되게 접착시켜서 된 것이다.

Description

보강 층을 갖는 관{Pipe having supporting layers}

본 고안은 하수관 또는 전선용 배관 등의 용도로 지하에 매설하여 사용되는 관에 관한 것으로, 특히 반원형의 중공을 갖는 파이프를 측면이 상호 대접되게 나선형으로 연속이어 감고 상기 대접되는 면을 용융 합성수지로 접착시켜 외부의 충격에 강하고 인장강도 및 전단강도와 휨 강도가 강하도록 한 보강 층을 갖는 관에 관한 것이다.

오폐수 관 및 전선용 배관 등의 용도로 사용되는 관은 대부분이 시멘트몰탈 또는 금속으로 제작하여 사용하게 되고 그들은 재질의 특성상 무게가 너무 무겁고 또 제작비용이 비싸기 때문에 근래에는 무게가 가볍고 제작비용이 싼 합성수지를 이용하여 제작하고 있다.

상기와 같이 제작된 합성수지관(이하 '관'이라 함)은 시멘트나 금속제로 된 관에 비하여 대체적으로 전단강도, 휨 강도, 충격흡수력(이하 '기계적 성질'이라함)등이 약하기 때문에, 땅속에 매설된 후 그 상부에서 중장비 등과 같은 중량이 많이 나가는 물체에 의하여 하중이 가해지면 파손될 위험성이 많다.

따라서 종래에는 상기의 문제점을 해소하고자 도 1a에 나타낸 바와 같이 중공(12)을 갖는 파이프(11)를 계속 이어 나선형으로 감고 상기 파이프(11)의 대접되는 면을 용융 합성수지로 접착시켜 연결시키는 방법으로 관(10)을 제작하고 있는 바, 상기의 방법을 적용하면 관(10)의 구경(R) 크기는 선택적으로 조정할 수 있을 뿐만 아니라, 관(10)을 이루는 파이프(11)가 중공(12)을 갖는 것이기 때문에 외부 벽(13)과 내부 벽(14)으로 구분되는 이중의 벽을 갖는 형상으로 된다.

이와 같은 구조를 갖는 상기 종래의 관(10)은 땅속에 매설된 후 지상에서 가해지는 압력에 의하여 파이프(11) 내부의 중공(12)이 도 2에 나타낸 바와 같이 찌그러질 가능성이 많고, 상기 중공(12)이 일단 찌그러지면 내/외부 벽(13,14)이 만나는 부분(이하 '절접부'라 함)(14)의 기계적 성질이 급격히 저하되기 때문에, 결과적으로 관(10) 전체가 파손될 위험성을 배제할 수 없다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 관(10)을 이루는 파이프(11)의 내부 중공(12)에 다수의 가로 보강부재와 세로 보강부재를 창살형으로 설치한 관(10)이 국내 실용신안등록 제204043호에 제안되었는데, 그 실시 예들을 보면, 도 3a내지 도 3d에서 보듯이, 관(10)을 이루는 파이프(11)의 중공(12)에 가로 보강부재(16)와 세로 보강부재(17)를 설치함으로써 상기 중공(12)이 4각 형상을 이루게 하였다.

그러나, 상기 실용신안등록 제204043호의 관(10)은 가로/세로 보강부재(16,17)에 의하여 형성되는 파이프(11)의 중공(12)이 모두 4각 형상으로되어 있기 때문에 관(10)이 땅속에 매설된 후 도 4a에 나타낸 바와 같이 외부압력이 가해지면 그 압력으로 인하여 발생하는 전단강도는, 도 4b와 같이 중공(12)을 이루는 부분의 양단지점(A지점)에서 가장 크고, 그 중앙부(B지점)에는 거의 작용하지 않는다.

또한 도 4c에서 보듯이, 휨 강도는 부재의 모서리 지점(A지점)과 중앙부(B지점)에서 가장 크다. 이와 같이, 부재의 절접부(15) 부근으로 갈수록 기계적 성질이 동시에 작용하여 점점 커지기 때문에, 외부의 하중이 높아짐에 따라 부재의 절접부(15) 부위가 절단 또는 붕괴될 가능성이 높다.

이와 같은 기계적 성질의 발생 및 작용 원리에 비추어볼 때, 상기 실용신안등록 제204043호의 중공(12)에 형성된 가로/세로 보강부재(16,17)는 관(10)의 내/외부 벽(13,14)에 압력이 가해지면 그 가해지는 압력에 의해 상기 내/외부 벽(13,14)찌그러지는 것을 어느 적도 예방해 줄 수는 있으나 기계적 성질에 대한 저항력을 향상시키기에는 미흡하였다.

또 상기 관(10)의 내/외부 벽(13,14)에 압력이 가해지면 가로/세로 보강부재(16,17)와 만나는 내/외부 벽(13,14)에 압력이 집중되어 그 부분이 특히 취약해 짐으로 관(10)전체가 파손되는 문제점이 발생한다.

본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로, 그 목적은, 중공을 갖는 파이프를 나선형상으로 연속이어 감고 그 감겨진 파이프의 대접되는 면을 기밀성이 유지되게 접착시켜 하수관 또는 전선용 배관 등의 용도로 사용되는 관을 형성함에 있어서, 상기 관을 형성하기 위하여 나선형상으로 연속이어 감는 파이프의 중공을 반원형 또는 반 팔각형으로 형성시켜 전단강도 및 휨 강도를 좋게 함은 물론, 인장강도와 충격 흡수력을 향상시킨 보강 층을 갖는 관을 제공함에 있다.

도 1은 종래 보강 층을 갖는 관의 일부발췌 절개 사시도,

도 2는 종래 보강 층을 갖는 관의 중공이 외부압력에 의해 변형된 상태의 단면도,

도 3a - 도 3d는 종래 보강 층을 갖는 관의 중공이 형성된 파이프 형태들을 나타낸 단면도,

도 4a - 도 4c는 종래 보강 층을 갖는 관의 중공에 외부압력이 가해졌을 때의 작용을 설명하기 위한 도면,

도 5는 본 고안에 따른 보강 층을 갖는 관의 일부발췌 절개 사시도,

도 6a - 도 6d는 본 고안에 따른 보강 층을 갖는 관을 형성하는 파이프에 형성된 반원형의 중공 배열상태를 나타낸 단면도,

도 7a - 도 7f는 본 고안에 따른 보강 층을 갖는 관을 형성하는 파이프에 형성된 반원형의 중공 배열상태 다른 실시예를 나타낸 단면도,

도 8a - 도 8d는 본 고안에 따른 보강 층을 갖는 관을 형성하는 파이프에 형성된 반 팔각형의 중공 배열상태를 나타낸 단면도,

도 9a - 도 9f는 본 고안에 따른 보강 층을 갖는 관을 형성하는 파이프에 형성된 반 팔각형의 중공 배열상태 다른 실시예를 나타낸 단면도,

도 10은 본 고안에 따른 보강 층을 갖는 관의 중공이 형성된 파이프의 다른 실시 예를 나타낸 단면도.

※도면의 주요부분에 대한 부호 설명※

20.31 : 파이프 21.32 : 반원형 중공

21 : 반 팔각형 중공 22 : 절접부

30 : 단위체파이프 P : 관

본 고안은 반원형 또는 반 팔각형의 중공이 형성된 파이프를 상호 대접되게 나선형상으로 소정의 길이가 될 때까지 연속 이어 감고 상기 파이프의 대접 면은 접착제인 용융합성수지를 이용하여 기밀성이 유지되게 접착시켜 관을 형성함으로서 이는 외부에서 가해지는 충격을 흡수하고 또 휨 강도, 인장강도, 전단강도를 충분히 갖도록 한 것이다.

이하 본 고안을 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 고안에 따른 보강 층을 갖는 관(20)의 일부발췌 절개 사시도로서, 이는 반원형의 중공(21)이 형성된 파이프(20)를 측면이 상호 대접되게 나선형상으로 연속이어 감고 상기 파이프(20)의 대접 면은 접착제인 용융합성수지를 이용하여 기밀성이 유지되게 접착시켜서 된 것이다.

상기 파이프(20)의 내부에는 중공이 형성되어 있는데, 그 중공(21)의 형상은 반원형으로 이루어져 있기 때문에, 상부에서 압력(충격)이 가해지면 그 압력이 반원의 변을 따라 진행하면서 분산 흡수됨으로 파이프(20)의 변형(찌그러짐)을 최소화함은 물론, 양측 절접부(22)에 미치는 압력도 약하게 되어 결과적으로는 관(P)을 보호하게 되는 것이다.

도 6a - 도 6d는 본 고안에 따른 보강 층을 갖는 관을 형성하는 파이프에 형성된 반원형의 중공 배열상태를 나타낸 것으로서, 이는 파이프(20)내에 형성된 반원형의 중공(21)이 2개 또는 4개인 것으로, 상기 중공(21)의 방향이 모두 상향하거나 또는 상호 대향되는 방향으로 형성되어 있는데, 바람직하게는 중공(21)이 상향하는 것을 사용하는 것이 좋다.

도 7a - 도 7f는 본 고안에 따른 보강 층을 갖는 관을 형성하는 파이프에 형성된 반원형의 중공 배열상태 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 이는 파이프(20)내에 형성된 반원형의 중공(21)이 3개 또는 6개인 것으로, 도 7a는 파이프(20)에 중공(21)이 3개 수직으로 형성되어 그들 모두가 상향하도록 되어 있고, 도 7b는 파이프(20)의 상/하부에 반원형의 중공(21)이 상향하도록 형성되고 중앙부에는 반원형의 중공이 아닌 원형, 팔각형, 사각형의 중공이 형성된 것이다.

또 도 7c는 파이프(20)의 상/하부에 형성된 반원형의 중공(21)이 상호 대향되는 방향으로 형성되고 중앙부에는 상기 도 7b와 마찬가지로 반원형의 중공이 아닌 원형, 팔각형, 사각형의 중공이 형성된 것이다. 그리고 상기 도 7d - 도 7f는 중공이 6개 형성된 것으로서, 상기 도 7a - 도 7c와 같은 형태의 중공 배열형태를 갖는다.

한편 상기 파이프(20)내에 형성된 반원형의 중공(21)이 3개 이상인 것을 사용할 경우에는 상기 1개 또는 2개인 것을 사용하는 것 보다 기계적 성질 즉 충격흡수능력 및 전단강도와 휨 강도, 인장강도는 좋으나 파이프(20)를 제작하는데 있어서 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.

또 도 8a - 도 8d는 본 고안에 따른 보강 층을 갖는 관을 형성하는 파이프에 형성된 반 팔각형의 중공 배열상태를 나타낸 것으로서, 이는 파이프(20)내에 형성된 반 팔각원형의 중공(21a)이 2개 또는 4개인 것으로, 상기 중공(21a)의 방향이 모두 상향하거나 또는 상호 대향되는 방향으로 형성되어 있는데, 바람직하게는 중공(21a)이 상향하는 것을 사용하는 것이 좋다.

도 9a - 도 9f는 본 고안에 따른 보강 층을 갖는 관을 형성하는 파이프에 형성된 반 팔각형의 중공 배열상태 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 이는 파이프(20)내에 형성된 반 팔각형의 중공(21a)이 3개 또는 6개인 것으로, 도 9a는 파이프(20)에 중공(21a)이 3개 수직으로 형성되어 그들 모두가 상향하도록 되어 있고, 도 9b는 파이프(20)의 상/하부에 반 팔각형의 중공(21a)이 상향하도록 형성되고 중앙부에는 팔 팔각형의 중공이 아닌 원형, 팔각형, 사각형의 중공이 형성된 것이다.

또 도 9c는 파이프(20)의 상/하부에 형성된 반 팔각형의 중공(21a)이 상호 대향되는 방향으로 형성되고 중앙부에는 상기 도 9b와 마찬가지로 반 팔각형의 중공이 아닌 원형, 팔각형, 사각형의 중공이 형성된 것이다. 그리고 상기 도 9d - 도 9f는 중공이 6개 형성된 것으로서, 상기 도 9a - 도 9c와 같은 형태의 중공 배열형태를 갖는다.

상기 파이프(20)내에 형성된 반 팔각형의 중공(21a)이 3개 이상인 것을 사용할 경우 역시 상기 반원형의 중공(21)이 1개 또는 2개인 것을 사용하는 것과 마찬가지로 기계적 성질 즉 충격흡수능력 및 전단강도와 휨 강도, 인장강도는 좋으나 파이프(20)를 제작하는데 있어서 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.

전술한 바와 같은 상기 반원형 또는 반 팔각형의 중공(21,21a)이 형성된 파이프(20)는 하나의 파이프(20)에 중공의 개수만 달리한 것으로서, 이는 중공의 개수에 따라 파이프(20)의 외형 형상이 수직방향으로 직사각형이거나 수평방향으로 직사각형인 것도 있고, 또 정사각형이거나 원형인 경우도 있는데, 바람직하게는 사각형의 것을 사용하는 것이 좋다. 그 이유는 사각형의 것을 사용해야 파이프(20)를 감아 관(P)을 만들고 그 감겨진 파이프(20)의 양 측면 즉 대접되는 면의 면 접촉이 많아 용융합성수지로 접착한 후 안전성과 견고성 및 기밀성을 유지하기 때문이다.

또 상기 반원형 및 반 팔각형의 형상을 갖는 중공(21,21a)의 특성은 호형을 형성하는 벽면에서 응력의 집중 및 분산원리를 배운 사람이라면 누구나 알고 있는 사실이지만 어떠한 지지구조물에서 압력, 하중, 충격을 받았을 때 그들로부터 스트레스를 최저로 받고 그 받은 스트레스로부터 잘 견디는 형상이 바로 반원형임으로 터널 등을 시공할 때에 상기의 원리를 적용하여 돔형 즉 반원형 터널을 만드는 것이다.

따라서 땅속에 매설되어 소정의 압력, 하중, 충격을 받는 관(P)의 벽에 중공을 형성하되, 그 중공의 형상을 반원형 또는 그에 준하는 반 팔각형의 형상을 갖도록 하였다. 단 본 고안의 중공 형상은 도면에서 나타낸 반원형 또는 반 팔각형으로 한정하지 않고 삼각형이나 반 5각 이상으로 형성시켜 사용해도 된다.

또한 본 고안은 도 8에 나타낸 바와 같이 하나의 반원형 또는 반 팔각형의 중공(32)이 형성된 파이프(31)를 적어도 2개 이상 묶어 다발화 시킨 다음 그를 용융합성수지 또는 그 이외의 접착제나 합성수지밴드를 이용하여 일체화시켜 하나의단위체파이프(30)를 만들고 그를 이용하여 나선형상으로 소정의 길이가 될 때까지 연속이어 감고 상기 단위체파이프(30)의 대접 면은 접착제인 용융합성수지를 이용하여 기밀성이 유지되게 접착시켜 관을 제조한 다음 사용하면 충격흡수능력이 좋고 휨 강도, 인장강도, 전단강도를 충분히 갖게되는 장점이 있다.

상술한 바와 같은 본 고안은 종래 기술인 실용신안등록 제204043호에 예시된 것들 중에서 중공에 보강대가 없는 파이프로 된 관과 본 고안의 반원형 중공이 형성된 파이프로 된 관을 대상으로 하여 충격흡수능력 및 전단강도, 휨 강도, 인장강도를 시험해본 결과 본 고안의 관이 종래의 관보다 훨씬 좋은 결과가 나왔다.

이상과 같은 본 고안은 종래의 보강 층을 갖는 관에 비하여 충격흡수능력 및 전단강도, 휨 강도, 인장강도가 월등히 향상되었음에도 불구하고 제조상의 공정 및 소비자에게 제공되는 가격 등은 종래 보강 층을 갖는 관과 동일한 수준을 유지할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 고안의 보강 층을 갖는 관은 상기 충격흡수능력 및 전단강도, 휨 강도, 인장강도 등의 향상으로 인하여, 국내 하수관 시장의 대부분을 차지하는 흄 관의 대체용으로 사용할 수 있는 특유의 효과가 있다.

Claims (4)

1. 중공이 형성된 파이프를 그 중공의 구경보다 크며 파이프가 상호 대접되게 나선형상으로 소정의 길이가 될 때까지 연속 감고 상기 파이프의 대접 면은 접착제인 용융합성수지를 이용하여 기밀성이 유지되게 접착시켜서 된 보강 층을 갖는 관에 있어서,

   상기 파이프의 중공 형상은 반원형 또는 반 팔각형 중 어느 하나의 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 보강 층을 갖는 관.
2. 제1항에 있어서, 상기 파이프에 형성된 반원형 또는 반 팔각형의 중공은 상하방향으로 2개 이상 형성된 것을 특징으로 하는 보강 층을 갖는 관.
3. 중공이 형성된 파이프를 그 중공의 구경보다 크며 파이프가 상호 대접되게 나선형상으로 소정의 길이가 될 때까지 연속 감고 상기 파이프의 대접 면은 접착제인 용융합성수지를 이용하여 기밀성이 유지되게 접착시켜서 된 보강 층을 갖는 관에 있어서,

   상기 파이프는 반원형 또는 반 팔각형의 중공이 형성된 2개 이상의 파이프를 일체화시켜 된 것을 특징으로 하는 보강 층을 갖는 관.
4. 제3항에 있어서, 상기 파이프는 좌우 및 상하방향으로 2개 이상의 다층구조를 이루는 것을 특징으로 하는 보강 층을 갖는 관.