KR200269547Y1 - 원통형 저장탱크의 바닥판 보강구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 'ㄴ'자 절곡부를 형성한 바닥판과 원통유니트를 이중 용접하고 보강부재를 용접시공함으로써, 바닥판과 원통유니트의 결합력과 구조적 안정성을 더욱 견고하게 할 수 있으며, 제품 수명을 증가시킬 수 있는 원통형 저장탱크의 바닥판 보강구조를 제공하려는 것이다.

본 고안에 따른 원통형 저장탱크의 바닥판 보강구조는 원통유니트(10, 20, 30, 40)들을 다단으로 적층 시공하고 그 상부와 하부에 각각 덮개(50)와 바닥판(60)을 밀봉하고 있으며, 제 1단의 원통유니트(10)와 바닥판(60)이 접한 내측 모서리 부위에 배치된 보강부재(200, 300)를 포함하되, 보강부재(200)가 역원추형 링형상으로 형성되어 있고, 제 1단의 원통유니트(10)의 내주면과 바닥판(60)의 상면에 용접됨으로써 용접부위를 보강한다.

Description

원통형 저장탱크의 바닥판 보강구조{REINFORCED STRUCTURE FOR BOTTOM PLATE OF CYLINDER TYPE STORAGE TANK}

본 고안은 원통형 저장탱크의 바닥판 보강구조에 관한 것으로, 특히 스테인레스 재질로서 물, 유류(油類) 등의 액체를 저장하는 곳에서 반영구적으로 사용가능하고 용접시공이 간편하고, 내구성과 구조적 강성이 뛰어난 원통형 저장탱크의 바닥판 보강구조에 관한 것이다.

일반적으로 원통형 스테인레스 저수조는 기존의 직사각 저수조에 비해 유지/보수가 편리하며, 에폭시를 코팅한 철제 수조 내지 FRP(Fiber Reinforced Plastics) 수조에 비해 물에 대한 부식성이 뛰어나 위생성이 뛰어나며, 내부에 거미줄과 같은 구조재를 설치하지 않아도 내구성이 뛰어난 장점이 있어서, 사용 규모나 용도에 따라 여러가지 방식으로 제작되고 있으며, 그 형태나 크기도 다양하다.

예컨대, 대한민국 실용신안등록 제18069호의 원통형 스테인레스 물탱크는 스테인레스 스틸 재질의 원통형 또는 타원형 구조로서, 자연 배수가 가능하며, 또한 외부 'L'자형 보강 볼트식의 조립방식으로 내부 보강재를 채택하지 않고서도 원통형 구조를 유지하고 있다.

즉, 원통형 스테인레스 물탱크는 연결부에 패킹부재를 개재한 다수의 원호형 스테인레스 패널과 부채꼴 형상의 스테인레스 패널들을 볼트 시공할 때, "L"자형 단면 형상을 갖는 다수의 보강부재를 사용하여서, 이들이 상호 형합될 때 원통형 몸체를 형성하도록 구성되어 있다.

그러나, 원통형 스테인레스 물탱크는 서로 다른 형상을 갖는 스테인레스 패널을 각각 제작 후, 볼트 및 너트 체결을 위한 수많은 볼트구멍을 연결부에 형성하여 볼트결합하기 때문에 제조 단가의 상승을 초래하고, 수작업으로 조립을 하기 때문에 대량 생산이 거의 불가능한 단점이 있다.

또한, 원통형 스테인레스 물탱크는 수많은 부품들을 조립하면서 그 사이 사이에 패킹부재를 개재하거나 보강부재를 조립하는 복잡한 시공방법에 의해 완성되기 때문에, 상대적으로 설치 작업 시간이 길거나 많은 작업 인력을 요구하는 것은 차치하고서라도, 제품의 가격이 매우 고가이고, 매우 비경제적인 단점을 갖는다.

또한, 원통형 스테인레스 물탱크는 패킹부재의 부식 발생시 누수될 염려가 있으며, 이에 따라 지속적인 유지보수가 필요하여 내구성이 상대적으로 떨어지는 단점이 있다.

따라서, 본 출원인은 내구성과 생산성 및 경제성의 관점에서 새로운 개념의 원통형 저장탱크 개발에 대해 수많은 연구와 노력을 기울인 결과, 2001년 대한민국 특허출원 제70174호의 원통형 저장탱크를 고안하게 되었다.

이 출원발명은 도 1에 도시한 바와 같이, 생활 및 공장 용수, 유류, 분말원료 등과 같은 저장물들을 저장하기 위한 수단으로 사용되며, 제 1단 내지 제 4단의 모듈형 원통유니트(1 ∼ 4)들을 적층 시공한 것이다. 여기에 사용되는 원통유니트(1 ∼ 4)들은 원주부(1a)의 상/하부에 'ㄷ'자 단면 형상의 플랜지부(1c)를 형성하고 있다. 따라서, 원통형 저장탱크는 원통유니트(1 ∼ 4)를 적층시킬 때 서로 접촉하는 플랜지부(1c)들의 외측 접촉선과 내측 접촉선을 각각 용접하여서 수직한 구조를 유지한다. 또한, 원통형 저장탱크는 제 4단의 원통유니트(4)의 상부 플랜지부에 출입구와 통기관을 갖는 덮개(5)의 테두리를 용접하고, 제 1단의 원통유니트(1)의 하부 플랜지부(1c)에 평판형 바닥판(6)의 테두리를 용접하여서 밀봉시킨다.

이렇게 밀봉된 원통형 저장탱크는 강인한 구조적 강성과 내압 및 좌굴에 대한 뛰어난 내구성 및 수밀성을 제공한다.

특히, 제 1단의 원통유니트(1)는 하부 플랜지부(1c)를 평판형 바닥판(6)의 상면 테두리 부위에 밀착하여서, 내측 만곡부(1b)의 내측 용접선(7)과 외측 용접선(8)을 따라 이중 용접으로 평판형 바닥판(6)과 접합되어 있다.

그러나 종래 기술에 따른 원통형 저장탱크는 앞서 언급한 바와 같이 강인한 구조적 강성과 내압 및 좌굴에 대한 뛰어난 내구성 및 수밀성을 갖는 각각의 원통유니트(1 ∼ 4)들에 비해서, 단순한 평판형 바닥판(6)을 이중으로 용접하고 있기 때문에, 상대적으로 원통형 저장탱크의 하부구조가 취약하다.

따라서, 본 고안은 앞서 언급한 취약점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 'ㄴ'자 절곡부를 형성한 바닥판과 원통유니트를 이중 용접하고, 보강부재를 용접시공함으로써, 바닥판과 원통유니트의 결합력과 구조적 안정성을 더욱 견고하게 할 수 있으며, 제품 수명을 증가시킬 수 있는 원통형 저장탱크의 바닥판 보강구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 원통형 저장탱크를 설명하기 위한 단면도,

도 2는 본 고안의 제 1실시예에 따른 바닥판 보강구조가 적용된 원통형 저장탱크를 설명하기 위한 사시도,

도 3은 도 2에 도시된 원통형 저장탱크의 하부 구조물의 분해사시도,

도 4는 도 3에 도시된 하부 구조물들간의 결합관계를 설명하기 위한 단면도,

도 5는 본 고안의 제 2실시예에 따른 원통형 저장탱크의 하부 구조물의 분해사시도,

도 6은 도 5에 도시된 하부 구조물들간의 결합관계를 설명하기 위한 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10, 20, 30, 40 : 원통유니트 50 : 덮개

60 : 바닥판 200, 300 : 보강부재

상기한 바와 같은 본 고안의 목적은 원통유니트들을 다단으로 적층 시공하고 그 상부와 하부에 각각 덮개와 바닥판을 밀봉한 원통형 저장탱크의 바닥판 보강구조에 있어서, 제 1단의 원통유니트와 바닥판이 접한 내측 모서리 부위에 배치된 보강부재를 포함하되, 보강부재가 역원추형 링형상으로 형성되고, 제 1단의 원통유니트의 내주면과 바닥판의 상면에 용접됨으로써, 제 1단의 원통유니트와 바닥판의 용접부위를 보강하는 것을 특징으로 하는 원통형 저장탱크의 바닥판 보강구조에 의해 달성된다.

또한, 본 고안에 따르면, 제 1단의 원통유니트와 바닥판이 접한 내측 모서리 부위에는 용접된 보강부재에 의해서 공기층이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 고안에 따르면, 공기층에는 열차폐 성능을 향상시키도록 단열재가 충진되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 고안에 따르면, 보강부재는 수직하게 용접된 원통유니트와 바닥판의 내측 모서리 부위에서 원주방향으로 배치되어 용접된 다수의 삼각형 보강판으로서, 직각 모서리 부위를 1/4 원으로 모따기하여서 홈을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 본 고안에 따르면, 바닥판은 원통유니트의 하부 플랜지부를 감싸 안을 수 있는 넓이의 원판과, 그 테두리에서 수직하게 일체로 세워진 'ㄴ'자 절곡부를 형성하고 있는 것이 바람직하다.

이하 본 고안의 바람직한 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

<제 1실시예>

도면에서, 도 2는 본 고안의 제 1실시예에 따른 바닥판 보강구조가 적용된 원통형 저장탱크를 설명하기 위한 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 원통형 저장탱크의 하부 구조물의 분해사시도이며, 도 4는 도 3에 도시된 하부 구조물들간의 결합관계를 설명하기 위한 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 고안은 물, 유류 등과 같은 저장물들을 저장하기 위한 수단으로 사용될 수 있으며, 주로 생활 및 공장용수 등을 저장하는 용도로 사용되는 원통형 저장탱크(100)에 적용되는 바닥판 보강구조이다.

기본적으로 원통형 저장탱크(100)는 제 1단 내지 제 4단의 모듈형 원통유니트(10 ∼ 40) 또는 그 이상을 적층하여 용접 시공한 것으로서, 상부에 통기관(51)과 출입구(52)와 보강판(53)을 갖는 덮개(50)가 씌워진 후, 그 테두리를 제 4단의 원통유니트(40)와 용접하고, 제 1단의 원통유니트(10)의 하면에 바닥판(60)이 배치된 후, 접합선 양쪽(내측와 외측)을 이중 용접하여 밀봉된 것이다.

이런 원통형 저장탱크(100)는 콘크리트 기저부(70)의 상부에 설치되며, 콘크리트 기저부(70)의 내부 또는 지중으로 연장되어서 외부의 제수변(94)과 배관된 입수관(90), 출수관(91), 청소관(92), 월류관(overflow : 93)들과, 콘크리트 기저부(70)의 상면으로부터 덮개(50)의 출입구(52)까지 수직하게 연장된 외부 사다리(80)를 구비한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 원통형 저장탱크의 바닥판 보강구조에서는 제 1단 원통유니트(10)의 내경으로 삽입되는 제 1보강부재(200)와, 바닥판(60)의 'ㄴ'자 절곡부(63)가 제공된다.

먼저, 제 1단 원통유니트(10)는 압입/절단/벤딩 작업이 가능한 판금 설비에 초기 스테인레스 스트립(strip) 상태의 원자재를 공급함으로써, 횡방향(원주방향)으로 원통형 형상을 갖는 원주부(11)와, 이런 원주부(11)의 상부와 하부에 형성되어서 단열재(14)를 고정시키는 받침대의 역할을 함과 동시에 상대적으로 더욱 넓은 용접표면을 제공하여 원통형 구조의 휨변형을 방지하고, 외장재인 박판(15)을 고정시키는 역할을 동시에 수행하는 'ㄷ'자 단면형상의 플랜지부(12, 13)를 갖게 된다.

특히, 바닥판(60)도 상기 언급한 판금 설비에 의해서, 원통유니트(10)의 하부 플랜지부(13)를 감싸 안을 수 있는 넓이의 원판과, 그 테두리에서 수직하게 일체로 세워진 'ㄴ'자 절곡부(63)를 형성하고 있다.

도 4를 통해서 결합관계를 설명하면, 제 1단 원통유니트(10)는 바닥판(60)의 상부에서 절곡부(63)의 안쪽으로 삽입된다. 이럴 경우, 하부 플랜지부(13)와 바닥판(60)은 서로 면접하게 되고, 이들이 면접할 때 작업자가 원통유니트(10)의 원주방향으로 내측 용접선(64)과 외측 용접선(65)을 각각 용접함으로써, 서로 융착된다.

이때, 절곡부(63)는 제 1단 원통유니트(10)의 하부 플랜지(13) 두께를 증가시키는 역할을 하게 되어서, 상대적으로 전단 응력을 증가시키고 좌굴에 강한 구조적 안정성을 제공한다.

이와 함께 본 고안에서 제공되는 제 1보강부재(200)는 소정 폭의 스테인리스 스트립을 경사지게 하여 그 양쪽 끝단을 용접함으로써, 경사 측단면을 갖는 역원추형 링형상으로 형성되어 있다.

이런 제 1보강부재(200)는 바닥판(60)과 제 1단 원통유니트(10)가 접하는 모서리 부위에 배치되며, 이후 제 1보강부재(200)의 상단이 제 1단 원통유니트(10)의 원주부(11) 내주면에 접촉하여 용접되고, 그의 하단이 바닥판(60)의 상면에 접촉하여 용접된다.

제 1보강부재(200)는 바닥판(60)과 제 1단 원통유니트(10)의 결합력을 보강하는 역할과 함께, 모서리 부위쪽에 공기층을 형성함으로써, 모서리 부위의 열차폐 성능을 상대적으로 향상시키는 부가적인 역할을 담당한다.

또한, 이와 같은 공기층에 의한 열차폐 성능보다 더욱 더 뛰어난 열차폐 성능을 제공하여 모서리 부위의 용접부위가 열응력에 노출되는 것을 최소화하기 위해서, 제 1보강부재(200)의 용접 작업시에 상기 공기층은 폼(foam) 형태의 단열재로 충진될 수 있다.

<제 2실시예>

본 실시예에서 설명하는 본 고안의 원통형 저장탱크의 바닥판 보강구조는 유체의 흐름을 원활하게 하도록 홈을 형성한 삼각 보강판을 제 2보강부재로 사용한 것을 제외하고는 제 1실시예와 동일하다. 그러므로, 도 2 내지 도 6에서 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일하거나 유사한 도면부호가 부여될 것이며, 이것들에 대한 설명은 여기에서 생략될 것이다.

도면에서, 도 5는 본 고안의 제 2실시예에 따른 원통형 저장탱크의 하부 구조물의 분해사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 하부 구조물들간의 결합관계를 설명하기 위한 단면도이다.

도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, 제 2보강부재(300)는 수직하게 용접된 원통유니트(10)와 바닥판(60)의 접속부위(내측 모서리 부위)에 다수로 고정된 삼각형 보강판이다.

즉, 제 2보강부재(300)는 사이간격(a) 20㎝ ∼ 30㎝를 갖게 원주방향으로 배치된 후, 'T'용접으로 상단과 하단의 양쪽 접속 부위(302, 303, 304, 305)를 갖게 원통유니트(10)의 내주면과 바닥판(60)의 상면에 융착된다.

이런 제 2보강부재(300)는 직각 모서리 부위를 1/4 원으로 모따기 하여서 홈(301)을 형성하고 있다. 예컨대, 홈(301)은 원통유니트(10)와 바닥판(60)의 모서리 부위와 함께 원주방향으로 유체가 유동(f)할 수 있는 통로와 같은 역할을 담당한다. 특히, 원통형 저장탱크에 채워진 유체는 저장탱크의 내부 형상이 원형으로 되어 있기 때문에, 원주방향으로 흐르게 된다.

따라서, 제 2보강부재(300)의 홈(301)은 이런 유체의 유동(f)시 저항력을 최소화하여 진동을 감소시키고, 구조적 안전성을 증가시키는 역할을 한다.

그리고, 이렇게 원주방향으로 배치된 다수의 제 2보강부재(300)들은 원통유니트(10)의 내부에 위치하기 때문에 구조적 강성을 보강하는 역할과 함께 외관을 미려하게 하는 부가적인 기능을 담당한다.

또한, 결과적으로 본 고안의 원통형 저장탱크의 바닥판 보강구조는 제 1보강부재(200)와 제 2보강부재(300) 중 어느 하나를 통해서, 원통형 저장탱크의 전체 하중을 제 1단의 원통유니트(10)와 바닥판(60)으로 감당시키고, 그러므로 원통형저장탱크의 축심에 통상적으로 세워져서 중력하중을 감당하는 지주축을 제거할 수 있어 내부의 용적 면적을 증가시킬 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 고안에 따른 원통형 저장탱크의 바닥판 보강구조는 바닥판과 원통유니트가 접하는 용접부위를 보강하는 제 1, 제 2보강부재를 제공하여, 구조적 안전성을 증가시킬 수 있고, 내부 용적 증가와 함께 원통형 저장탱크를 안전하게 지지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 고안에 따른 원통형 저장탱크의 바닥판 보강구조에서 제 1보강부재를 사용할 경우, 바닥판에 원통유니트를 지지하는 역할과 함께 밀폐 공기층을 형성하거나 단열재를 충진시킬 수 있기 때문에, 열차폐에 의한 용접부위의 결합 상태를 양호하게 가져갈 수 있어서, 제품 수명을 증가시키고 안정된 벽체 구조를 유지시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 고안에 따른 원통형 저장탱크의 바닥판 보강구조는 'ㄴ'자 절곡부를 형성한 바닥판을 제공함으로써, 제 1단 원통유니트의 플랜지 두께를 증가시켜 상대적으로 전단 응력을 증가시키고 좌굴에 강한 구조적 안정성을 제공하는 효과가 있다.

또한, 본 고안에 따른 원통형 저장탱크의 바닥판 보강구조에서 제 2보강부재를 사용할 경우, 유체 흐름에 따른 저항력을 최소화하는 홈을 갖기 때문에, 물의 유동에 따른 저항력을 최소화시키고, 이로 인하여 진동을 감소시키고 구조적 안전성을 증가시키는 장점이 있다.

또한, 본 고안에 따른 원통형 저장탱크의 바닥판 보강구조는 각각의 보강부재들을 원통유니트의 내부에 배치시킴으로써, 원통형 저장탱크의 미려한 외부 형상을 유지시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 고안의 원통형 저장탱크의 바닥판 보강구조는 이중 용접으로 바닥판과 원통유니트를 용접함으로써, 수밀성이 뛰어난 장점이 있다.

이상에서 본 고안의 원통형 저장탱크의 바닥판 보강구조에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 고안의 가장 양호한 실시예들을 예시적으로 설명한 것이지 본 고안을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 고안의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (5)

1. 원통유니트(10, 20, 30, 40)들을 다단으로 적층 시공하고 그 상부와 하부에 각각 덮개(50)와 바닥판(60)을 밀봉한 원통형 저장탱크의 바닥판 보강구조에 있어서,

   상기 제 1단의 원통유니트(10)와 상기 바닥판(60)이 접한 내측 모서리 부위에 배치된 보강부재(200, 300)를 포함하되,

   상기 보강부재(200)가 역원추형 링형상으로 형성되고, 상기 제 1단의 원통유니트(10)의 내주면과 바닥판(60)의 상면에 용접됨으로써, 상기 제 1단의 원통유니트(10)와 상기 바닥판(60)의 용접부위를 보강하는 것을 특징으로 하는 원통형 저장탱크의 바닥판 보강구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1단의 원통유니트(10)와 상기 바닥판(60)이 접한 내측 모서리 부위에는 상기 용접된 보강부재(200)에 의해서 공기층이 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 저장탱크의 바닥판 보강구조.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 공기층에는 열차폐 성능을 향상시키도록 단열재가 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 원통형 저장탱크의 바닥판 보강구조.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 보강부재(300)는 수직하게 용접된 상기 원통유니트(10)와 상기 바닥판(60)의 내측 모서리 부위에서 원주방향으로 배치되어 용접된 다수의 삼각형 보강판으로서, 직각 모서리 부위를 1/4 원으로 모따기하여서 홈(301)을 갖는 것을 특징으로 하는 원통형 저장탱크의 바닥판 보강구조.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 바닥판(60)은 상기 원통유니트(10)의 하부 플랜지부(13)를 감싸 안을 수 있는 넓이의 원판과, 그 테두리에서 수직하게 일체로 세워진 'ㄴ'자 절곡부(63)를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 원통형 저장탱크의 바닥판 보강구조.