KR200254030Y1 - 주철관 이음구의 스파이크링 그랜드 - Google Patents

Abstract

본 고안은 주철관 이음구의 스파이크링 그랜드에 관한 것으로, 종래의 지하에 매설되는 상수도관인 주철관은 곡관부 등에 의해 수압이 발생되면서 그로 인한 내압이 주철관의 연결부분에 강하게 작용되어 주철관의 연결부분에 설치되는 이음구가 파손되거나 이음구가 이탈되는 문제점이 있었다.

이에 본 고안은 예시도면 도 3 및 도 4 에서와 같이, 체결부에 지지부를 마련하여 체결부에 집중되는 응력을 분산시킨 것으로, 기존의 그랜드(10)를 지지하는 별도의 그랜드(20)를 마련하여 체결보울트(24)로 체결시킴으로써, 스파이크링(11)을 압박하도록 함과 더불어 이 체결보울트(24)는 누름바퀴(4)를 지지해 주는 연결보울트(5)에 집중되는 응력을 분산시켰으며, 특히 그랜드(10)(20)의 강성을 보완하기 위하여 그랜드(10)(20)에 보강리브(26)를 형성한 것이다.

따라서, 본 고안에서는 주철관 이음구의 강성을 더욱 증가시킴으로써, 내압에 의한 이음구의 변형과 체결보울트(24)의 파손을 방지할 수 있도록 한 것이다.

Description

주철관 이음구의 스파이크링 그랜드{Spike ring grand of cast-iron pipe joint.}

본 고안은 주철관 이음구의 스파이크링 그랜드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 곡관부 등에 의해 발생되는 수압에 의해 주철관의 내압에 의한 이음구의 변형 및 파손을 방지하기 위해 보강리브를 형성하여 이음구의 강성을 증가시킨 주철관 이음구의 스파이크링 그랜드에 관한 것이다.

상수도용 주철관은 도 1 (가)에 도시된 바와 같이 일측은 결합요부(1) 타측은 결합철부(2)로 제작되며, 그 사이에 고무링(3)을 삽입한 다음 누름바퀴(4) 및 연결보울트(5)와 너트(6)로 체결하여 연결되도록 되어있다.

도시된 것은 직관부의 이음을 나타낸 것으로, 누름바퀴(4)가 고무링(3)을 지지하여 연결부분에서의 누수를 방지하고 있는 것이다.

한편, 곡관부 또는 분기부와 같은 곳은 관의 내압에 의하여 이음매가 이탈될 우려가 있으므로 도 1 의 (나)(다)에 도시된 바와 같이 이탈방지용 누름바퀴(7)를 사용하고 있다.

상기 이탈방지용 누름바퀴(7)는 주철관의 이음시 상기 연결보울트(5)와 너트(6)로 결합요부(1)측에 체결되며, 결합철부(2)의 외면에 누름스파이크(9)가 위치되고, 이 누름스파이크(9) 위에 수직보울트(8)가 설치되어 보울트의 조임으로 주철관의 이탈이 방지되도록 한 것이다.

그러나, 이러한 이탈방지용 누름바퀴(7)는 수직보울트(8)의 돌출때문에 보울트와의 간섭을 피하기 위하여 장착의 한계를 보일수 밖에 없으며, 이로 인하여 관경이 큰 주철관에는 충분한 결속력을 발휘할 수 없다는 문제점이 있었다.

이에 본 출원인은 수직보울트의 장착개수를 극복한 주철관 이음구(명칭: 주철관 이음매의 이탈방지장치, 출원번호: 10-1997-049599)를 출원한 바 있으며, 이것은 예시도면 도 2 에 도시된 바와 같이 그랜드(10)와 스파이크링(11) 등을 마련하여 그랜드(10)와 누름바퀴(4)가 연결보울트(5)에 의해 체결될 때 그 체결력에 의해 스파이크링(11)이 주철관의 이탈을 방지하게 되는 것이다.

즉, 그랜드(10)의 내면은 외측으로 경사지게 되어 있고, 스파이크링(11) 역시 경사지게 되어 있어 그랜드(10)가 누름바퀴(4)에 체결되면 그랜드(10)의 내측 경사면이 스파이크링(11)을 압박하여 스파이크링(11)에 형성된 다수의 후크가 주철관의 결합철부(2)의 외면에 박히게 되는 것이다.

이와 더불어, 관이 이탈되려는 힘이 작용되어 관이 이동되면 그랜드(10)와 스파이크링(11)의 경사면에 의해 후크가 주철관을 더욱 압박하게 되어 관의 이탈을 방지하게 되는 것이다.

이러한 후크는 스파이크링(11)의 내면을 따라 다수개가 형성되어 도 1 (나)(다)의 누름스파이크(9) 역할을 하게 되며, 그 장착개수의 한계를 극복함으로써 관경이 큰 주철관의 이탈방지장치로서 유용하게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 주철관의 곡관부나 분기부의 관 이음구에 있어서는 수압에 의한 관의 이탈을 방지하기 위한 장치가 마련되어 있으며, 이것은 누름바퀴와 그랜드의 체결시 그 체결력으로 후크를 압박시켜 관의 이탈을 방지하고 있다.

한편, 이러한 주철관 이음구에 있어서 그 구성부재들은 수압에 상당한 강성이 요구된다.

즉, 관곡부나 분기부에서 내압에 의하여 관이음매가 이탈되려하는 힘은

F=A×P F; 관이 이탈되려는 힘(kgf)

A: 관의 단면적(㎠)

P: 관의 내압(kgf/㎠)

이 되므로, 관의 직경에 대하여는 그 자승에 비례하여 이탈되려는 힘이 증가하게 된다.

예를들어, 내압이 10kgf/㎠ 로 작용하는 관로에서 내경이 100㎜인 관의 이탈력은 0.785톤이나 내경이 500㎜인 관에서의 이탈력은 19.62톤이고 내경이 1000인 관의 이탈력은 내경 100㎜의 100배인 78.5톤이 된다.

따라서, 관경이 크면 클수록 관이 이탈력은 기하급수적으로 증가되고 이때이음구에 가해지는 응력도 증가하게 되는 것이다.

더욱이, 상기된 스파이크링은 그랜드의 체결력으로 관을 결속하고 있고, 이러한 체결력으로 보울트 등의 체결부에 내부응력이 가해진 상태에서 관의 내압이 가중되고 있으므로, 상기 체결부의 강성이 요구되며 이에 따라 강성을 보강할 필요가 있는 것이다.

이에 본 고안은 체결부의 강성이 보강된 주철관 이음구의 스파이크링 그랜드를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

이를 위한 본 고안은 체결부에 지지부를 마련하여 체결부에 집중되는 응력을 분산시킨 것으로, 기존의 그랜드를 지지하는 별도의 그랜드를 마련하여 체결보울트로 체결시킴으로써 스파이크링을 압박하도록 함과 더불어 이 체결보울트는 누름바퀴을 지지하는 연결보울트와는 별도로 결합되어 있어 연결보울트에 집중되는 응력을 분산시켰으며, 또한 그랜드의 강성을 보완하기 위하여 그랜드에 보강리브를 다수 형성한 것이다.

도 1 의 (가)는 종래 주철관(소형)의 이음구부분을 나타낸 단면설명도,

(나)는 주철관의 이음구부분에 사용되는 종래의 스파이크링 그랜드를 나타낸 정면도,

(다)는 종래 스파이크링 그랜드의 사용상태 단면도,

도 2 (가)는 종래 주철관(대형)의 이음구부분을 나타낸 분해 사시도,

(나)는 도 2 (가)의 결합상태 종단면도,

도 3 (가)는 본 고안에 따른 주철관의 이음구부분을 나타낸 분해사시도,

(나)는 도 3 (가)의 결합상태 단면도,

도 4 (가)는 본 고안에 따른 스파이크링 그랜드의 정면도,

(나)는 본 고안에 따른 스파이크링 그랜드의 다른 일예를 나타낸 정면도 이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 - 결합요부, 2 - 결합철부,

3 - 고무링, 4 - 누름바퀴,

5 - 보울트, 10·20 - 그랜드,

11 - 스파이크링, 22 - 경사면,

24 - 체결보울트, 26 - 보강리브,

28 - 결합보울트.

이하 첨부된 예시도면과 함께 본 고안을 설명하면 다음과 같다.

본 고안은 주철관 결합요부(1)의 단부 경사면(22)에 접하는 그랜드(20)가 마련되어 체결보울트(24)로 스파이크링(11)을 압박시키는 그랜드(10)와 체결되도록 하되, 상기 체결보울트(24)가 그랜드(10)와 그랜드(20)를 직접적으로 체결되도록 한 주철관 이음구의 스파이크링 그랜드 이다.

여기서, 상기 그랜드(20)는 반원형으로 형성되어 결합보울트(28)에 의해 프랜지 결합으로 결합요부(1)에 장착되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 그랜드(10)(20)는 그 내면과 외면 사이에 다수의 보강리브(26)가 방사상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

예시도면 도 3 의 (가)는 본 고안에 따른 주철관의 이음구부분을 나타낸 분해사시도이고, (나)는 도 3 (가)의 결합상태 단면도이며, 예시도면 도 4 의 (가)는 본 고안에 따른 스파이크링 그랜드의 정면도, (나)는 본 고안에 따른 스파이크링 그랜드의 다른 일예를 나타낸 정면도로서, 본 고안은 기존의 그랜드(10)를 지지하는 별도의 그랜드(20)를 마련하여 체결보울트(24)로 체결시킴으로써 스파이크링(11)을 압박하도록 함과 더불어 이 체결보울트(24)는 누름바퀴(4)에 지지되도록 하여 연결체결보울트(5)에 집중되는 응력을 분산시켰다.

즉, 관에 작용되는 이탈력은 체결보울트(24)의 인장력으로 대응하게 되며, 이것은 환형의 그랜드(10)가 변형되기 전이다.

한편, 스파이크링(11)에 의해 그랜드(10)에는 경사방향의 힘이 작용되고, 이것에 의해 그랜드(10)가 변형되려하면 이 경사방향의 힘은 체결보울트(24)에 인장응력과 굽힘응력을 발생시키게 된다.

여기서, 체결보울트(24)의 봉 구조상 인장응력에 대한 대응성은 뛰어나지만 굽힘응력에는 취약함을 나타내므로, 이탈력에 의한 이음구의 변형은 이탈력에 대응하는 체결보울트(24)의 인장력 대응으로 그랜드(10)가 변형되고 뒤이어 체결보울트 (24)에 굽힘력을 작용시켜 체결보울트(24)의 변형과 파손으로 이어지는 것이다.

따라서, 본 고안은 일차적으로 그랜드(10)의 강성을 보완하기 위하여 그랜드(10)에 보강리브(26)를 형성하였다.

상기 보강리브(26)는 그랜드(10)의 내면과 외면 사이에 방사상으로 배열되어 스파이크링(11)을 통한 이탈력과 같은 선상으로 대응하도록 한 것이다.

또한, 상기 그랜드(10)를 지지하여 스파이크링(11)을 압박하도록 별도의 그랜드(20)를 마련하여 결합요부(1)측에 장착되도록 하였으며, 상기 그랜드(20) 역시 보강리브(26)가 형성되어 있다.

한편, 상기 그랜드(20)는 결합요부(1)의 단부에 형성된 경사면(22)에 접하도록 내면이 경사지게 형성되어 있으며, 결합요부(1)의 단부가 외측으로 돌출되어 있어 긴 관로상 그랜드(20)의 삽입이 불편하므로, 반원형으로 제작되어 프랜지 결합이 되도록 되어 있다.

상기 그랜드(10)와 그랜드(20)는 체결보울트(24)로 결합되며, 이에 따라 누름바퀴(4)는 기존의 직관에 장착되는 것으로 고무링(3)을 지지하는 역할을 하게된다.

상기 체결보울트(24)는 누름바퀴(4)를 장착하기 위한 연결보울트(5)와의 간섭을 피하기 위하여 서로 엇갈리게 장착되며, 상기 누름바퀴(4)의 외면에 체결보울트(24)의 외면이 접촉되어 누름바퀴(4)는 체결보울트(24)의 지지부재로서의 역할을 하게 된다.

즉, 이탈력에 의한 체결보울트(24)의 변형시 누름바퀴(4)가 체결보울트(24)의 측면을 지지하게 되어 굽힘력을 누름바퀴(4)가 분산지지하게 되는 것이다.

따라서, 본 고안에 따른 주철관 이음구의 이탈력 대응은 내압이 작용되면 강한 인장력을 갖는 체결보울트(24)와 보강리브(26)에 의해 강성이 향상된 그랜드(10)(20)가 스파이크링(11)과 결합요부(1)의 경사면을 압박하게 되어 이탈을 방지하게 되고, 과도한 압력이 작용되어 그랜드(10)(20)가 변형되려하고 이와 더불어 체결보울트(24)가 변형되려하면 누름바퀴(4)가 체결보울트(24)의 측면을 지지하여 체결보울트(24)의 변형과 파손을 방지하게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 고안은 그랜드(10)(20)에 보강리브(26)를 형성하여 그랜드(10)(20)의 강성이 증가되고 별도의 그랜드를 마련하여 기존의 그랜드와 체결보울트로 결속시킴과 더불어 이 체결보울트(24)는 누름바퀴(4)를 지지하는 연결보울트(5)와 별도로 상기 그랜드(10)(20)를 지지하도록 함으로서, 주철관 이음구의 강성을 증가시키고, 내압에 의한 이음구의 변형과 체결보울트(24)의 파손을 방지하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 주철관 결합요부(1)의 단부 경사면(22)에 접하는 그랜드(20)가 마련되어 체결보울트(24)로 스파이크링(11)을 압박시키면서 그랜드(10)와 체결되도록 하되, 상기 체결보울트(24)가 그랜드(10)와 그랜드(20)를 직접적으로 체결되도록 한 주철관 이음구의 스파이크링 그랜드.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 그랜드(20)는 반원형으로 형성되어 프랜지 결합으로 결합요부(1)에 장착되는 것을 특징으로 하는 주철관 이음구의 스파이크링 그랜드.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 그랜드(10)(20)는 그 내면과 외면 사이에 다수의 보강리브(26)가 방사상으로 형성된 것을 특징으로 하는 주철관 이음구의 스파이크링 그랜드.