KR20060012873A - 다중벽관 접합용 열판 및 접합방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 관 외부 또는 스파이럴 형태로 감긴 관벽 내부 중공부로의 누수를 방지하고, 접합부 양단의 관 내외경 오차에 대한 강제적인 보정과 관의 진원도에 대한 보정을 동시에 이룰 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 디스크의 한 쪽 외면에 밑면이 편평한 V자형 홈을 원형으로 구비하고, 내부에 열원이 삽입되도록 제작된 다중벽관 접합용 열판을 제공하며, 상기 V자형 홈은 다중벽관의 절단부위가 삽입되도록 형성된 다중벽관 접합용 열판을 제공하며, 또한, 본 발명은 상기 V자형 홈은 단차가 형성된 다중벽관 접합용 열판을 제공한다.
또한 본 발명은 다중벽관 접합용 열판의 V자형 홈에 절단된 벽관의 단부를 삽입하고, 상기 열판에 전원을 인가하여 절단된 벽관의 단부를 가열용융하고, 상기 열판을 제거한 후 절단된 벽관을 압착 냉각하는 것을 특징으로 하는 열판을 이용한 다중벽관 접합방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 관 자체의 치수변화로 인한 정렬불량문제를 해결하고, 접합면의 면적을 넓게 하여 접합강도를 향상시킨다.
PE 이중벽관, PE삼중벽관, PE 이중벽솔리드관, 다중벽관, 접합, 열판

Description

다중벽관 접합용 열판 및 접합방법{Heat Plate for welding the pipe with multi-walls and the method for welding the same}
도 1은 스파이럴형 이중벽관의 절단부 모식도,
도 2는 종래 이중벽관의 접합방법 설명도,
도 3은 본 발명의 다중벽관 접합용 열판의 사시도,
도 4는 본 발명 장치의 또 다른 실시예의 개략도,
도 5는 본 발명의 V자형 홈의 형태에 대한 실시예의 개략도,
도 6은 도 4의 열판의 조립후 단면도,
도 7은 본 발명의 장치를 사용하여 다중벽관을 접합하는 방법을 나타내는 공정사진도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 열판 11 : 본체 12, 21, 22, 31, 33, 34 : V자형 홈
13 : 걸이부 14 : 전원선 15 : 열전대
23, 24 : 열원
하수관용 폴리에틸렌(PE)관 중에는 스파이럴형 이중벽관, 삼중벽관, PE이중벽 솔리드관 등 다중벽관이 종종 사용되고 있는데 이러한 스파이럴형 다중벽관은 일정 길이로 절단되어 있으므로 시공을 위해서는 이 절단부분을 접합하여야 한다.
하수관용 PE 이중벽관의 경우, 동일 재료에 대한 도시가스 배관이나 상수도용 배관과는 달리 관제조 및 접합방법에 대한 일정한 국가규격이 없고, 동일 관경의 제품이라고 하더라도 제조기업마다 실제적인 내외경 치수가 상이하여 맞대기 접합에는 실제적인 어려움이 있어 왔다.
동일 회사의 제품이라 할지라도 소재의 특성상 제품 생산 여건(냉각시 온도 등)에 따라 관경의 차이가 많다. 표 1은 한국 플라스틱 표준 규격집(KPS M2009)에 규정된 막힌 이중관의 치수 및 허용차이다.
[표 1] B종 막힌 이중관의 치수 및 허용차(단위 : mm)
Figure 112004035023854-PAT00001
표 1에서 보는 바와 같이 하수관 매설시 통상 제일 많이 사용되는 관경은 200~600mm이고, 관의 경우 평균 안지름에 대한 허용오차가 ㅁ5.1mm이며, 실제 생산되는 관의 경우 진원도에도 문제가 있기 때문에 맞대기 용접시 발생하는 오차는 최 대 10.2mm이상이다.
또한, 이중벽관은 그 관이 스파이럴관이므로 수직으로 절단하여도 절단된 부분이 일정하지 않고 도 1과 같이 여러 경우가 생길 수 있다. 도 1(a)와 (b)는 솔리드관이 포함되어 있으므로 접합이 다소 용이하나, (c)와 같은 절단되어 구멍이 생겨버린 부분끼리의 접합은 일반적인 맞대기 용접법으로는 만족스러운 결과를 얻을 수 없다.
이러한 문제를 해결하고 요구하는 공차를 만족하기 위하여 여러 기술이 개발되어 왔다.
현재 국내에서 많이 사용되고 있는 PE관의 이음 종류는 PE관 제조업체 및 하수관 이음 업체마다 조금씩 달리 불리지만 PE 슬리브 소켓 접합방법, PE 원형소켓 접합방법, 스테인레스 밴드 소켓 접합방법, 전기 융착 쉬트 접합방법, 플랜지 접합방법, 막힘 이중벽 접합방법 등이 있다.
하지만 현재 시공되고 있는 모든 시공방법들은 장기적인 관점에서 지반 침하 등을 고려할 때 내구성을 신뢰할 수 없을 뿐만 아니라 한국 플라스틱 표준 규격집(KPS M2009)에 규정된 연결부 수밀시험규정(양단을 봉입한 후 물이나 기체를 충진시켜 0.75kgf/cm2의 압력을 10분간 유지하고 내부 압력이 0.17kgf/cm2 이상 변화하지 않아야 한다.)을 만족할지 여부도 단정지을 수 없다.
현재 시공되고 있는 시공법들에 대하여 도 2를 참조하여 간단하게 설명하면 다음과 같다.
도 2(a)는 전기 융착법으로서 이중벽관(1)의 외부에 시트(2) 등을 대어 접합하는 방법으로 가장 많이 시공되는 시공법 중의 하나이지만, 융착시트나 스테인레스 밴드, 열수축 슬리브 등 별도의 관 연결 재료를 사용하여야 하므로 시공이 복잡해지는 문제점이 있다.
또한, 스테인레스 재료로 체결하더라도 부식으로 인한 누수를 막을 수 없으며 관 외경 벽만 접합되기 때문에 상습적인 누수가 발생하며, 전 공정이 수작업으로 이루어져 자동화가 곤란한 문제점도 존재한다.
도 2(b)는 플랜지 접합으로 불리며 이중벽관(1)의 일단에 플랜지(3)를 형성하여 볼트 너트로 체결하거나 융착하는 방법으로서, 이중벽관에 단층관을 융착하는 방법으로 제작되기 때문에 관 자체가 고가이며, 플랜지(3)를 볼트 너트로 체결할 경우 부식으로 인한 누수가 발생하는 문제점이 있다.
도 2(c)는 막힘 이중벽 맞대기 융착법으로 불리며, 맞대기 융착이 가능하도록 융착부를 충진(4)하는 방법으로서 수밀성, 강도, 내구성에서 양호하나, 하수관이 고가라는 문제점이 있다.
도 2(d)는 열융착법으로 관경의 오차에 대한 강제적인 보정 및 용접면을 솔리드월(solid wall) 형태로 만들어 주기 위해 열판(5)을 제작하여 시공하고 있으나, 관경의 오차가 커질 경우에는 양쪽 파이프에 단차가 생기고 관 내부에서 생기는 단차는 이중벽(profile wall)의 중공부를 따라 누수를 발생시켜 관 외부로는 누수가 발생하지 않더라도 동절기에 동파 등의 문제를 일으키는 문제점이 발생하고, 또한 관이 진원에서 많이 벗어날 경우에는 용접 자체가 불가능한 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 2중벽관을 포함한 다중벽관의 외부 또는 스파이럴 형태로 감긴 관벽 내부 중공부로의 누수를 방지하고, 접합부 양단의 관 내외경 오차에 대한 강제적인 보정과 관의 진원도에 대한 보정을 동시에 이룰 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.또한, 본 발명은 열판에 적절한 홈을 가공하여 다중벽관 자체의 치수변화로 인한 정렬불량문제를 해결하고, 접합면의 면적을 두껍게 하여 접합강도를 향상시키는데 목적이 있다.
본 발명은 상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여 원형판 및 링형판의 양쪽 외면에 밑면이 편평한 V자형 홈을 원형으로 구비하고, 내부에 열원이 삽입되도록 형성되는 다중벽관 접합용 열판을 제공한다.
또한, 본 발명은 단차가 형성된 V자형 홈을 구비한 다중벽관 접합용 열판을 제공한다.
또한, 본 발명은 이중벽관의 절단부위가 삽입되도록 2줄로 형성된 V자형 홈을 구비한 다중벽관 접합용 열판을 제공한다.
또한 본 발명은 다중벽관 접합용 열판의 V자형 홈에 절단된 다중벽관의 단부를 삽입하고, 상기 열판에 전원을 인가하여 절단된 다중벽관의 단부를 가열용융하고, 상기 열판을 제거한 후 절단된 다중벽관을 압착냉각하는 것을 특징으로 하는 열판을 이용한 다중벽관 접합방법을 제공한다.
이하, 도면을 통하여 본 발명에 대하여 자세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 장치의 일실시예를 나타내는 사시도이다.
본 발명의 열판(10)은 원형판 또는 링형판의 본체(11)에 밑면이 편평한 V자형 홈(12)이 원형으로 형성되며, 본체(11)의 양측에는 관을 정렬하는 장치의 지지축에 걸 수 있도록 걸이부(13)가 있다.
상기 열판(10)은 경량화를 위하여 알루미늄 합금으로 제작되며, 외면에는 폴리에틸렌이나 이물질이 달라붙는 것을 막기 위하여 테프론코팅을 할 수도 있다.
본체(11)의 내부에는 열원이 삽입되어 있으며, 열원을 가열하는 전원에 연결되는 전원선(14)이 연결되어 있고, 열판(10)의 온도를 감지하는 열전대(15)를 구비하여 미도시된 온도조절장치에 연결함으로써 열판의 온도를 자동으로 조절하도록 한다.
미도시된 온도조절장치는 열전대를 열판의 내부에 삽입하여 열판의 상부일측에 일체형으로 하는 것이 취급상 더욱 바람직하다.
도 3의 실시예에서는 본체(11)는 내부에 열원을 삽입하기 위하여 2장으로 형성되고, 볼트홀(16)에 볼트너트로 2장을 고정하여 열판을 형성한다.
아울러, 또 다른 실시예로, 본체(11)는 내부에 열원을 삽입하여 주물로 형태를 만든 후에 외면에 V홈을 가공하는 것도 더욱 바람직하다.
도 4(a)는 본 발명 장치의 또 다른 실시예로서 (a)는 외면을 나타내고, (b)는 내부를 나타낸다.
도 4(a)에는 대구경관을 위한 홈(21), 소구경관을 위한 홈(22)의 2종류의 홈 이 동시에 파여져 있으며, 도 4(b)에서 열판(20)의 내부에 대구경관을 위한 홈을 가열하는 열원(23), 소구경관을 위한 홈을 가열하는 열원(24)이 내부에 장착되어 있다. 이 때 열원으로는 적정용량의 파이프히터를 사용하는 것이 바람직하나, 어느 열원을 쓰더라도 무방하다.
통상적으로 사용되는 대구경은 관경 300mm이고, 소구경은 관경 200mm이다.
도 5는 본 발명의 V자형 홈의 형태에 대한 실시예들이다.
도 5(a)는 밑면이 편평한 V자형 홈(31)을 나타내는 그림으로서 PE관벽의 중공부가 용융 충진되어 접합을 용이하게 하는 형태의 접합 방법이고, 도 5(b)는 밑면이 편평하되 단차를 가지는 V자형 홈(33)으로서 마찬가지로 관벽의 중공부가 용융 충진되어 접합을 하는 홈 형태로, 도 5(a)보다 충진을 확실하게 시킬 수 있는 형태이다.
도 5(c)는 밑면이 편평한 V자형 홈(34)으로 2줄을 형성하여, 절단면이 충진되지 아니하고 양측 관벽을 접합하는 방법에 적합한 홈형태이다.
도 5(d)는 3중벽관의 접합에 관한 실시예로서 도 5(a)와 동일한 형태의 V자형 홈(31)이 형성된 열판을 사용하여 3중벽관(36)을 접합하는 상태를 나타낸다.
도 6은 도 4의 열판의 조립후 단면도를 나타낸다.
대구경의 이중벽관(25)이 열판(20)의 V자형 홈(21)에 삽입된 모습이며, 내부에 열원(23, 24)들이 개재된 모습을 볼 수 있다.
이하, 본 발명의 열판을 사용하여 다중벽관을 접합하는 공정에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 장치를 사용하여 다중벽관을 접합하는 방법을 나타내는 공정사진이다.
공정단계는 관정렬-열판삽입-가압용융-가열유지-열판제거-압착 및 냉각이다.
도 7(a)는 통상의 관정렬 장치를 이용하여 관을 정렬하고 있는 모습이며, 도 7(b)는 열판을 삽입하여 가압융용하고 있는 상태이며, 도 7(c)는 용융된 관을 압착한 후 냉각하는 상태이다.
PE 배관 융착시 최적온도는 210℃내외이고, 최적 가압력은 1.5kg/㎠이다. 가열시간은 관경에 따라 다르지만, 보통 용융된 PE 배관이 배관 바깥쪽으로 2~3mm의 비드를 형성할 때까지 가열하는 것이 가장 적절하다.
본 발명에 따르면, 열판의 홈에 다중벽관의 절단부가 꼭 들어맞아 관자체의 치수변화로 인한 정렬불량 문제를 해결하고, 접합면의 면적을 넓게 하여 접합강도를 향상시킨다.

Claims (4)

  1. 원형판 또는 링형판의 양쪽 외면에 밑면이 편평한 V자형 홈을 원형으로 구비하고, 내부에 열원이 삽입되어 형성되는 것을 특징으로 하는 다중벽관 접합용 열판.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 V자형 홈은 단차가 형성된 V자형 홈(33)인 것을 특징으로 하는 다중벽관 접합용 열판.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 V자형 홈은 이중벽관의 절단부위가 삽입되는 2줄의 V자형 홈(34)인 것을 특징으로 하는 다중벽관 접합용 열판.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3의 어느 한 항에 기재된 다중벽관 접합용 열판의 V자형 홈에 절단된 다중벽관의 단부를 삽입하고,
    상기 열판에 전원을 인가하여 절단된 다중벽관의 단부를 가열용융하고,
    상기 열판을 제거한 후 절단된 다중벽관을 압착냉각하는 것을 특징으로 하는
    열판을 이용한 다중벽관 접합방법.
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