KR20100002174U - 굽힘 가공 파이프의 보강구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 내부압력이 작용하는 파이프의 방향 전환부에 적용되어 파이프의 강도를 보강할 수 있도록 하는 굽힘가공(곡성형) 파이프의 보강구조에 관한 것으로 파이프의 방향 전환부에 적용되어 유체의 흐름 방향을 전환할 수 있도록 하는 굽힘가공 파이프에 있어서, 상기 굽힘가공 파이프(10)의 곡부분 외부둘레에 와이어(20a)로 구성되는 보강부재(20)를 설치하여 굽힘가공 파이프(10)의 두께감소 및 타원율 증가에 따른 강도저하를 보강할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하고 있으며,

이에 따라 본 고안은 굽힘가공 파이프의 곡관부에 보강부재를 설치함으로써, 곡관부의 곡률반경이 큰 외곡부의 단면두께가 내곡부에 비하여 상대적으로 감소하여 강도가 저하되는 문제를 해소할 수 있음은 물론, 방향전환으로 인한 이음부 용접개소를 생략할 수 있어 제조원가를 저렴하게 할 수 있으며, 두께가 최소 요구두께 이하로 감소하여 단면감소율이 내부압력을 초과할 정도로 크더라도 보강재의 개수를 늘리면 소요강도 확보가 가능하게 된다.

곡성형파이프, 엘보, 굽힘가공 파이프

Description

굽힘 가공 파이프의 보강구조{Reinforced Structure of Bending Pipe}

본 고안은 내부압력이 작용하는 파이프의 방향 전환부에 적용되어 파이프의 강도를 보강할 수 있도록 하는 굽힘가공(곡성형) 파이프의 보강구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방향 전환부에 사용하는 파이프의 곡관부에 보강부재를 설치함으로써, 굽힘가공에 의하여 파이프를 가공할 때 곡관부의 곡률반경이 큰 외곡부의 단면두께가 내곡부에 비하여 상대적으로 감소하여 강도가 저하되는 문제를 해결할 수 있도록 하는 굽힘가공 파이프의 보강구조에 관한 것이다.

내부압력이 작용하는 파이프의 방향전환(90°, 45°등) 개소에서는 일반적으로 소켓타입 엘보로 방향전환부를 대체연결하거나, 곡부분에서 두께 변화가 없는 주조성형 엘보를 사용하여 용접으로 이음매를 연결하는 방법이 사용되고, 이외에도 내경보다 외경의 길이가 길게 절단된 여러 개의 파이프를 접합하는 절단파이프 용접이음을 사용하게 된다.

도 1의 (a)에 도시된 소켓타입 엘보(1)는 주조품으로 소켓 연결 방식을 적용함에 따라 설치는 간편하나 이음부의 누설에 대비한 누설대책이 별도로 필요할 뿐만 아니라 주조제품의 경우 비용이 비싸고 다양한 사이즈의 제품조달이 어려운 문 제점이 있게 된다.

도 1의 (b)에 도시된 주조성형엘보(2) 또한 주조품으로 곡부분의 두께변화가 없으나 직선부에서는 용접이음방식을 적용함에 따라 용접 개소가 많고, 완전 용입 및 전 자세 용접, 방사선투과검사(RT) 등 비파괴검사가 필요하고 이와 같이 이음부의 용접 개소가 많을 경우에는 비용 증가 및 용접품질에서 문제가 발생할 가능성이 상존하게 된다.

그리고, 도 1의 (c)에 도시된 절단파이프 용접 이음(3)은 용접 개소가 많고, 완전용입용접이며 전 자세 용접법이 사용되어 용접작업이 어렵고 개소도 많으며 방사선투과검사 등 비파괴검사가 요구될 뿐만 아니라 곡면부에 불연속 흐름이 발생하는 문제점이 있게 된다.

또한, 도 1의 (d)에 도시된 굽힘가공(곡성형)파이프(10)는 도 (e)에 도시한 바와 같이 상온가공(냉간 성형)에 의하여 성형하거나 도 (f)에 도시되어 있는 바와 같이 고주파가공(열간 성형)에 의하여 성형하게 되는데, 이러한 굽힘가공 파이프(10)는 곡부분 단면두께감소 및 타원율 발생으로 강도가 저하되는 문제점 등이 발생하게 된다.

이에 따라 내부압력을 받는 파이프의 경우 굽힘 가공시 곡관 부분의 단면두께 감소에 대응하는 대책이 필요하게 되고 굽힘가공 후에도 곡부분의 적정두께를 유지하려면 전체 파이프의 두께를 높여야 하므로 과다설계가 이루어지게 되며, 곡부분의 두께만을 높일 경우 상대적으로 얇은 직선부분과의 연결부분의 용접을 위해 개선홈 형성이 필요하므로 별도의 기계 가공작업이 소요되는 문제점이 있게 되었 다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 고안에서 추구하는 기술적 과제는 방향 전환부에 사용하는 파이프의 곡관부에 보강부재를 설치하여 굽힘가공에 의하여 파이프를 가공할 때 곡관부의 곡률반경이 큰 외곡부의 단면두께가 내곡부에 비하여 상대적으로 감소하여 강도가 저하되는 문제를 해결함으로써, 방향전환의 목적을 달성하면서도 용접 개소가 줄어들어 조달비용도 저렴하여 경제적인 효과를 기대할 수 있는 굽힘가공 파이프의 보강구조를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은 파이프의 방향 전환부에 적용되어 유체의 흐름 방향을 전환할 수 있도록 하는 굽힘가공 파이프에 있어서, 상기 굽힘가공 파이프(10)의 곡부분 외부둘레에 와이어(20a)로 구성되는 보강부재(20)를 설치하여 굽힘가공 파이프(10)의 두께감소 및 타원율 증가에 따른 강도저하를 보강할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 굽힘가공 파이프의 보강구조를 제시한다.

또한 본 고안은 상기 보강부재(20)인 와이어(20a)는 굽힘가공에 의하여 감소된 두께 이상의 직경을 가진 와이어(20a)로 구성되는 것을 특징으로 하는 굽힘가공 파이프의 보강구조를 제시한다,

그리고, 상기 굽힘 가공 파이프(10)의 곡부분 외부둘레에 설치하는 보강부재(20)는 필릿용접에 의하여 설치되며 상기 곡부분의 길이를 갖는 적어도 1 이상의 복수로 구성되는 금속판재(20b)인 것을 특징으로 하는 굽힘가공 파이프의 보강구조를 제시한다,

본 고안은 굽힘가공 파이프의 곡관부에 보강부재를 설치함으로써, 곡관부의 곡률반경이 큰 외곡부의 단면두께가 내곡부에 비하여 상대적으로 감소하여 강도가 저하되는 문제를 해소할 수 있음은 물론, 방향전환으로 인한 이음부 용접개소를 생략할 수 있어 제조원가가 저렴하게 되고, 두께가 최소 요구두께 이하로 감소하여 단면감소율이 내부압력을 초과할 정도로 크더라도 보강재의 개수를 늘리면 소요강도 확보가 가능한 효과가 있다.

이하 첨부된 도면에 의하여 본 고안의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

본 고안을 설명하기에 앞서 먼저,본 고안에 적용되는 굽힘가공 파이프의 성형과정을 살펴보기로 한다.

본 고안에 적용된 굽힘가공 파이프(10)는 도 1의 (e)에 도시한 바와 같이 상온가공(냉간 성형)에 의하여 성형하거나 도 1의 (f)에 도시되어 있는 바와 같이 고주파가공(열간 성형)에 의하여 성형하게 되는데, 이러한 굽힘가공 파이프(10)는 파이프 자체를 구부려 방향 전환을 위한 곡관형태로 가공하기 때문에 길이가 늘어나는 곡관부의 곡률반경이 큰 외곡부의 단면두께가 내곡부에 비하여 상대적으로 감소할 뿐만 아니라 타원율 발생으로 강도가 저하되는 문제점 등이 발생하게 된다.

따라서, 본 고안은 상기와 같이 파이프의 방향 전환부에 적용되어 유체의 흐름 방향을 전환할 수 있도록 하는 굽힘가공 파이프의 단면두께의 감소에 따른 강도를 보강하는 굽힘가공 파이프의 보강구조를 제시코저 하는 것이다.

도 2는 본 고안에 따른 굽힘가공 파이프의 보강구조를 예시한 도면으로,(a)는 보강부재로 와이어를 적용한 상태의 도면이고, (b)는 보강부재로 복수의 금속판재를 적용한 상태의 도면이다.

굽힘가공 파이프(10)는 단면에서 알 수 있는 바와 같이 곡률반경이 큰 외곡부의 단면두께가 내곡부에 비하여 얇은 구조로 형성되게 된다.

이와 같은 단면두께의 감소에 따른 강도를 보강하기 위하여 상기 굽힘가공 파이프(10)의 곡부분 외부둘레에는 와이어(20a)로 구성되는 보강부재(20)가 외부둘레 전체에 걸쳐 견고하게 감겨진 구조로 설치되게 된다.

상기 보강부재(20)인 와이어(20a)는 내부압력에 충분히 대응할 수 있는 강도를 구비할 것이 요구되며, 이에 따라 와이어(20a)는 적어도 굽힘가공에 의하여 감소된 두께 이상의 직경을 가진 와이어(20a)로 구성하는 것이 바람직하다.

그리고, 이러한 와이어(20a)를 보강부재(20)로 적용한 실시 예는 비교적 소구경의 파이프에 적용하는 것이 바람직하다.

도 2의 (b)에는 본 고안에 따른 보강부재의 다른 실시 예를 도시하고 있다.

상기 굽힘가공 파이프(10)의 곡부분 외부둘레에는 적어도 1 이상의 복수로 구성되며 금속판재(22b)인 보강부재(20)가 필릿용접에 의하여 설치되게 된다.

여기서 말하는 보강부재(20)인 금속판재(22b)는 넓게는 특수한 재질이나 가 공법으로 성형한 모든 금속부재를 말하고, 좁게는 일반적으로 사용되는 합금 및 특수철 모두를 포함하게 된다.

상기 금속판재(22b)의 양 단부는 직관부에 근접할수록 폭이 좁아지도록 경사면을 이루고 있으며, 두께가 최소 요구두께 이하로 감소하여 단면감소율이 내부압력을 초과할 정도로 크더라도 금속판재(22b)의 설치개수를 늘리면 소요강도의 확보가 가능하다.

또한, 이러한 금속판재(22b)의 설치위치는 굽힘 가공 파이프(10)의 구조해석을 통해 결정되고, 금속판재(22b)의 설치개수는 금속판재(22b)의 사이즈에 따라 적절히 설치수량을 조절하는 것이 바람직하다.

도 3 (a) 및 (b)는 본 고안에 따른 굽힘가공 파이프에 내부압력이 작용하는 상태를 도시한 하중작용 분포도로서, (a)는 직관부의 하중작용 분포를 예시하고 있고, (b)는 곡관부의 하중분포를 예시하고 있다.

상기 도면에서 알 수 있는 바와 같이 직관부에서는 관 단면의 두께가 균일하여 내부압력이 관의 내벽 전체에 고르게 작용함을 알 수 있고, 곡관부에서는 단면적이 감소된 하부쪽으로 내부압력의 중심이 이동하여 작용하고 있으나 외벽에 설치된 보강부재(20)인 금속판재(22b)를 곡부분에 길이방향으로 길게 추가 배치함으로써, 압력하중을 수개의 구간별로 분산하여 분포하중작용길이를 줄이고 변형량을 최소화하여 안정적인 구조를 유지할 수 있도록 하였다.

따라서,이러한 금속판재(22b)의 배치구조에 의하여 직선부분의 두께 요구치에 비해 곡부분의 얇은 두께로도 작용하는 내부압력에 충분히 대응할 수 있는 구조 강도를 제공하게 된다.

이상과 같이 본 고안은 굽힘가공 파이프의 곡관부에 보강부재를 설치함으로써, 곡관부의 곡률반경이 큰 외곡부의 단면두께가 내곡부에 비하여 상대적으로 감소하여 강도가 저하되는 문제를 해소할 수 있음은 물론, 방향전환으로 인한 이음부 용접개소를 생략할 수 있어 제조원가가 저렴하게 되고, 두께가 최소 요구두께 이하로 감소하여 단면감소율이 내부압력을 초과할 정도로 크더라도 보강재의 개수를 늘리면 소요강도 확보가 가능하게 된다.

도 1은 종래고안의 실시상태를 예시한 도면으로,

(a)는 소켓타입의 엘보를 적용한 상태의 도면.

(b)는 주조성형 엘보를 적용한 상태의 도면.

(c)는 절단파이프 용접 이음을 적용한 상태의 도면.

(d)는 굽힘가공 파이프를 적용한 상태의 도면

(e)는 상온가공(냉간 성형)에 의하여 굽힘가공 파이프를 성형하는 예시도.

(f)는 고주파가공(열간 성형)에 의하여 굽힘가공 파이프를 성형하는 예시도.

도 2는 본 고안에 따른 굽힘 가공 파이프의 보강구조를 예시한 도면으로,

(a)는 보강부재로 와이어를 적용한 상태의 도면.

(b)는 보강부재로 복수의 금속판재를 적용한 상태의 도면.

도 3 (a) 및 (b)는 본 고안에 따른 굽힘가공 파이프에 내부압력이 작용하는 상태를 도시한 하중작용 분포도.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10 : 굽힘가공 파이프 20 : 보강부재

20a : 와이어 20b : 금속판재

Claims (2)

1. 파이프의 방향 전환부에 적용되어 유체의 흐름 방향을 전환할 수 있도록 하는 굽힘가공 파이프에 있어서,

   상기 굽힘가공 파이프(10)의 곡부분 외부둘레에 굽힘가공에 의하여 감소된 두께 이상의 직경을 가진 와이어(20a)로 구성되는 보강부재(20)를 설치하여 굽힘가공 파이프(10)의 두께감소 및 타원율 증가에 따른 강도저하를 보강할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 굽힘가공 파이프의 보강구조.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 굽힘 가공 파이프(10)의 곡부분 외부둘레에 설치하는 보강부재(20)는 필릿용접에 의하여 설치되며 상기 곡부분의 길이를 갖는 적어도 1 이상의 복수로 구성되는 금속판재(20b)인 것을 특징으로 하는 굽힘가공 파이프의 보강구조.

Images