KR20100005053A - 도관에서 도관의 내벽과 도관을 통해 연장되어 있는 적어도 하나의 파이프 또는 케이블 사이의 공간을 밀봉하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도관에서 도관의 내벽과 도관을 통해 연장되어 있는 적어도 하나의 파이프 또는 케이블 사이의 공간을 밀봉하기 위한 시스템으로서, 내벽과 적어도 하나의 파이프 또는 케이블 사이에 클램핑 가능한 지지-구조체를 도관 내부에 제공하기 위한 적어도 하나의 고무 요소(rubber element); 및 상기 지지-구조체에 대해 적용되고, 내벽과 적어도 하나의 파이프 또는 케이블 사이에 적어도 하나의 도관 단부를 밀봉하기 위한 실란트를 포함하는 도관 밀봉 시스템을 제공한다.

Description

도관에서 도관의 내벽과 도관을 통해 연장되어 있는 적어도 하나의 파이프 또는 케이블 사이의 공간을 밀봉하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR SEALING IN A CONDUIT A SPACE BETWEEN AN INNER WALL OF THE CONDUIT AND AT LEAST ONE PIPE OR CABLE EXTENDING THROUGH THE CONDUIT}

본 발명은 도관에서 도관의 내벽과 도관을 통해 연장되어 있는 적어도 하나의 파이프 또는 케이블 사이의 공간을 밀봉하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

밀봉 시스템은 보통 예를 들어 2개의 격실들로 분리하는 하나의 구성요소에서 자체적으로 합체되는 도관에 적용된다. 하나의 파이프 또는 케이블은 2개의 격실들 중 하나로부터 다른 하나로 도관을 통해 연장된다. 그러한 도관은 종종 배의 상판 및/또는 석유 시추장치와 같은 다른 근해 응용 장치에서 발견된다. 이들 도관들은 종종 파이프 또는 케이블 관통구들, 또는 운송시스템에 서 참조된다. 이들 관통구들은 그러한 구조에서 반갑지 않은 필수품들로 여겨진다. 예를 들어, 가스 또는 오일의 배송 뿐만 아니라 용수 배송 및 용수 소모 시스템, 에어 콘디셔닝 시스템, 유압 및 공압 조절장치, 스프링클러 등을 위한 파이프는 비록 격실의 분리시 "약점" 의 도입을 수반하더라도 그러한 구조를 통해 연장될 필요가 있다. 케이블들 은 전기 케이블일 수 있다.

이러한 약점들은 구조의 기계적 강성에서 그것들 자체적으로 크게 나타나는 것이 아니라 상기 구조 전체에 대해 소망하지 않는 물리적 현상의 수송에서 더욱 많다. 이들 물리적 현상들 중 하나는 가능한 한 하나의 영역에 한정될 필요가 있는 화재의 경우로서, 화재를 조절하고 진화하는 것을 허용할 뿐만 아니라 화재 근처의 격실들에 있는 사람들에게 화재가 더 확대되기 전에 화재로부터 안전한 거리에 도달하기 위한 시간을 제공하는 것이다. 연기 및/또는 화재가 도관을 통해 하나의 격실로부터 다른 격실로 이동하는 것을 막기 위해, 도관은 보통 화재로 인한 열이 배출될 때 적어도 어느 시간동안 도관을 막는 물질과 함께 제공된다.

비록 상기 참조가 하나의 도관을 가지고 2개의 격실로 분리하는 구성요소에 대해 만들어지더라도, 구성요소가 격실을 주변 환경으로부터 분리하는 것을 가능하게 한다. 그러므로, 구성요소의 일 측면이 대기조건에 노출되는 것이 가능하다.

도관을 통해 연장되어 있는 파이프, 도관 자체와 합체된 도관 내부의 구성요소는 열전도성 물질, 예를 들어 보통 알루미늄 또는 스틸로 제조되는 것으로 알려져 있다. 이들 상황에서 열은 도관 내부로 불붙게 하기 위해 노출된 측면으로부터 연장된 파이프 또는 파이프들을 경유하여 도관 슬리브 내부로 조용히 들어간다. 이것은 도관이 만들어진 소재를 통해 열의 유입이 도관의 차폐벽과 도관이 합체된 구성 요소에 대해 제공되는 열 절연 라이닝에 의해 억제되기 때문이다.

그러나, 요즘 열절연 라이닝은 항상 도관 주위에 적용되지는 않으므로, 결과적으로 열은 도관을 통해 도관의 외부로부터 내면으로 전도될 수 있다. 그것은 열 이 적어도 두 개의 경로를 통해 도관의 내부 공간으로 공급될 수 있도록 한다. 제 1 경로는 도관 내부로 연장된 파이프를 경유한 공급이고, 제 2 경로는 도관을 만드는 열 전도성 물질에 의해 도관의 내부 공간에 대한 열의 공급이다. 열이 두 개의 경로를 경유하여 공급됨으로써, 열은 도관 슬리브의 내부 공간에 매우 빠르게 공급된다. 이들 조건들은 구조물 물질들이 금속, 즉 열 전도성 물질로 만들어지는 것이 필요한 근해의 구조물들과 배들에서 자주 발견된다. 근해 구조물들과 배들보다 다른 구조물들, 예들 들어 육상 구조물들에서 만약 모두 발생한다면, 제 2 경로를 경유한 열의 유입은 가끔씩 발생한다.

WO 2006/097290은 상기에 기재된 도관에 장착하는 것이 어느 범위까지 적정한 지에 대한 시스템을 개시하고 있다. 상기 시스템은 열 팽창성 고무 슬리브들을 포함하고 있다. 상기 고무는 고무에 열-팽창성 흑연을 혼합시킴으로써 열 팽창 가능하도록 만들어져 있다. 상기 시스템은 내연성 및/또는 도관의 양 단부를 밀봉하기 위한 방수 실런트를 더 포함하고 있다. 근처 화재에 노출되었을 때, 도관 내부로 전달된 열은 팽창성 슬리브를 팽창시키고, 밀봉부에 대한 기계적 안정성의 제공없이 거의 파우더 덩어리인 소프트(soft)를 형성함으로써 도관을 밀봉한다. 상기 팽창은 실런트 층의 파괴를 초래한다. 이러한 파괴는 본질적으로 실런트 층이 파괴되기 전에 도관을 밀봉하는 팽창된 슬리브로서의 문제가 아니다. 때때로, 실런트는 또한 열 팽창성으로 만들어진다.

열 팽창을 빠르고 억제되지 않도록 허용하기 위해, 고무 슬리브들의 성분들은 단단한 내부 구조에서 포착되는 것이 아니라 슬리브의 크기 이내에서 함께 유지 된다. 결과적으로 슬리브들은 오히려 소프트하게 된다. 얼마나 많이 열 투입이 밀봉 시스템에 제공되는 지, 단지 상대적으로 작은 온도 증가가 시스템이 팽창하는 부위 및 도관이 폐쇄가 발생하는 부위에 영향을 미쳤을 때 조차 시스템에 적시 및 충분하게 반응하는 것을 보증하는 지에 대해 결코 알려져 있지 않다. 달리 말해, 시스템에 도달하는 열의 양이 불확실하기 때문에, 시스템은 매우 민감해진다. 따라서, 열의 "초과"는 심지어 도관 바깥쪽까지 과반응 팽창이 일어난다.

비록 이러한 시스템들이 만족스럽게 사용되고 많은 화재 안전 테스트들을 패스한다 하더라도, 근해 구조물 및/또는 배들의 선상의 안전성은 실행시 항상 관통구가 관통구의 일측면에서 화재가 버티도록 해야하는 동안의 비용과 시간 사이의 절충안으로서 대안과 더욱 향상된 시스템이 기대된다.

본 발명의 목적은 대안 및 어떤 상황에서도 더욱 적합한 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명은 도관의 내벽과 도관을 통해 연장되어 있는 적어도 하나의 파이프 또는 케이블 사이의 공간을 밀봉하기 위한 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 내벽과 적어도 하나의 파이프 또는 케이블 사이에 클램핑 가능한 지지-구조체를 도관 내부에 제공하기 위한 적어도 하나의 고무 요소(rubber element); 및 상기 지지-구조체에 대해 적용되고, 내벽과 적어도 하나의 파이프 또는 케이블 사이에 적어도 하나의 도관 단부를 밀봉하기 위한 실란트를 포함하고 있다. 각각의 고무 요소는 실질적으로 열적 비팽창성의 내화성 가황고무로 만들어져 있다. 상기 실란트는 습도에 노출된 상태의 상온에서 가황될 수 있고 실질적으로 열적 비팽창성인 내화성 폴리머로 만들어져 있다.

가황 고무중 하나 이상의 고무 요소들은 도관에서 클램프되었을 때 높은 기계적 안정성을 가진다. 이로 인해, 구조체에 적용될 때, 실런트는 냄새 및 연기 뿐만 아니라 물에 대해서도 장벽을 형성한다.

근처의 화재에 노출되기 전에, 지지-구조체에 의해 지지되는 실런트는 노출면에서 실런트의 팽창이 도관 내부로 초래함이 없이 7 바의 압력을 용이하게 버틸 수 있음이 확인되었다. 더욱이 밀봉은 열 절연일 수 있다. 더욱이 근처 화재에 노출된 상태에서 사용하고, 시스템 상황이 거의 열팽창이 없도록 도관에서 클램프된 하나 이상의 고무요소들에 의해 제공되는 지지-구조체, 실런트에 의해 제공되는 고무 실(seal)은 제자리에 남아있으면서 적정한 밀봉을 계속해서 제공하는 것이 명확하게 되었다. 근처 화재에 대한 노출 후에, 많은 양의 밀봉은 어느 정도까지 밀봉으로서 역할을 계속 수행하고, 소비되지 않은 채로 남아있다.

본 발명에 따른 시스템의 주요 장점은 밀봉의 충분함이 시스템을 설치하는 작업자에 의해 "현장에서" 용이하게 평가될 수 있는 것이다. 설치 전, 사무실에서 열 관리 고려사항들 및/또는 열 팽창 고려사항들, 즉, 모델링된 화재에서 밀봉 시스템의 성능을 결정하는 팩터들을 기반으로 컴퓨터를 사용하여 설계하는 것이 필요하지 않다. 일단 본 발명에 따른 밀봉 시스템의 안정성이 근처 화재에 노출되기 전, 즉, 밀봉의 설치 동안 설정되면, 안정성은 근처 화재에 대한 노출동안 거의 변경되지 않는다. 달리 말해, 기계적 안정성과 열 절연성은 근처 화재에 노출되는 동안 많이 유지된다. 밀봉 시스템은 정위치에 남아있고 밀봉 시스템으로서의 기능이 남아있다. 밀봉 시스템의 어느 부품도 도관 밖으로 빠지지 않는다.

실시예의 기재에서 더욱 상세하게 언급하는 바와 같이, 본 발명에 따른 시스템은 또한 비열절연성이 도관 또는 도관이 합체된 구성요소에 적용되는 상황에도 적용 가능하다. 밀봉 시스템이 매우 높은 온도에서도 견딜 수 있는 것이 확인되었다.

실질적으로 열적 비팽창성의 고무 또는 폴리머는, 가열시 고무 또는 폴리머가 열에 대해 자체적으로 팽창하는 것보다 크게 팽창되도록 초래하는 성분들이 없는 고무 또는 폴리머로 구성되어 있다.

하나의 실시예에서, 상기 고무 요소는 종방향 요소(longitudinal element)이다. 종방향 고무 요소는 도관에 매우 용이하게 장착되고 지지-구조체를 세우는 쉬운 방법을 허용한다. 결국, 상기 종방향 요소는 도관을 통해 연장된 파이프에 평행하게 설치될 수 있다. 이러한 종방향 요소들을 모두 파이프 방향으로 적층함으로써, 지지-구조체는 편리하게 도관 내부에 속해있다. 이들 요소들을 너무 어렵지 않게 이미 형성된 구조체와 추가 요소들의 형상을 도관 내부에 더욱 추가함으로써, 구조체는 도관 내부에 클램프될 것이다.

하나의 실시예에서, 관형 요소(tubular element)인 종방향 고무 요소, 또는 다수의 종방향 고무 요소들은 함께 적어도 하나의 관형 요소를 형성하고 있다. 그러한 관형 요소들은 밀봉 시스템이 가볍게 되도록 하고 요소들이 횡방향으로 변형될 수 있는 장점을 제공한다. 도관 내부에서 요소들을 확고하게 클램핑하는 것은 지지체 구조의 안정성을 더욱 팽창시키고 실런트 층의 안정성을 더욱 이끌어 내는 것을 허용한다. 서로 대향으로로 클램프된 고무 요소들의 부품들은 접촉위치에서 높은 규격과 높은 마찰력 때문에 이들 부품들의 상대적 이동을 억제한다. 이것은 또한 고무 요소들과 파이프 또는 케이블, 또는 도관의 내벽 사이를 접촉시키기 위해 적용한다. 이것은 모두 도관 내부에서 지지-구조체의 "고정"에 기여한다. 지지-구조체는 또한 도관을 통해 파이프 또는 케이블이 연장되도록 지지할 수 있다. 상기 관형 요소들의 또 다른 장점은 밀봉 시스템의 최적 열 절연성의 사용을 제공함으로써, 공기가 관형 요소들 내부에 포획되도록 하는 것이다.

하나의 실시예에서, 상기 고무는 경도가 70 내지 78 쇼어(Shore) A의 범위이고, 바람직하게는 74 쇼어 A이다. 그러한 경도가 도관에서 안정적인 지지-구조체의 형성에 기여함으로써, 고무 요소들의 변형을 지속적으로 허용하지 않고 매우 좋은 기계적 성질을 가지는 고무 요소들을 제공하는 것으로 확인되었다.

하나의 실시예에서, 상기 차폐벽(mantle wall)은 자체적으로 폐쇄되고, 즉, 비분할(non-split), 바람직하게는 두께가 2 내지 5 mm의 범위이고, 더욱 바람직하게는 3 내지 4 mm이다. 이것은 고무 요소 형상의 안정성을 보장한다.

하나의 실시예에서, 각각의 고무 요소 및/또는 실란트는 검정과 색대비(contrast)를 이루는 색상을 가지고 있다. 게다가, 바람직한 실시예의 기재에서 기재된 바와 같이, 고무 요소들은 근처 화재에 노출될 때 소모되지 않는다. 비록 정상적으로 모든 것이 근처 화재에 노출되었을 때 검정색이 되지만, 부분적으로 도관의 비노출면에 있는 고무 요소들과 실런트는 근처 화재에 대한 도관이 노출되는 동안 색상이 변하지 않으므로, 화재 중 및 화재 후에 밀봉의 상태를 빨리 표시한다. 이것은 화재동안 발생하는 현상에 대해 빨리 이해할 수 있도록 한다. 이것은 외국 배들 및 다른 근해의 구조물의 화재 안전 규제들의 향상을 더욱 강화시킬 것이다.

더욱이 본 발명에 따른 시스템의 유익한 특징들은 하기 도면을 참조한 대표적인 실시예들에 기반하여 기술될 것이다.

도면에서, 부품들은 참조로서 제공된다.

도 1은 본 발명에 따른 시스템의 하나의 실시예를 모식적으로 나타내는 횡단면도이다;

도 2는 본 발명에 따른 시스템의 또 다른 실시예를 모식적으로 나타내는 횡단면도이다;

도 3은 본 발명에 따른 시스템에서 시스템을 설치하는 실시예의 사시 및 반-전개도(semi-exploded view) 이다;

도 4는 본 발명에 따른 시스템에서 시스템을 설치하는 실시예의 사시도이다;

도 5는 본 발명에 따른 시스템에서 시스템을 설치하는 마지막 단계에 대한 실시예의 사시도이다;

도 6은 본 발명에 시스템에서 설치된 시스템의 실시예를 나타내는 사시도 및 부분 전개도이다;

도 7은 본 발명에 따른 시스템의 실시예를 모식적으로 나타내는 횡단면도이 다; 및

도 8은 본 발명에 따른 시스템의 실시예를 모식적으로 나타내는 횡단면도이다;

도 1은 본 발명에 따른 시스템이 적용될 수 있는 이송 시스템(TS)의 횡단면도의 예를 모식적으로 보여준다. 이송 시스템(TS)는 보통 실질적으로 금속 판상형 구성 요소(P)에 합체되어 있다. 판상형 구성요소(P)는 구성 요소(P)에 의해 분리되는 2개의 면들 SI, SII 사이에 위치될 수 있다. 예를 들어, 판상형 구성요소는 실질적으로 철강과 같은 금속으로 구성되는 배 또는 다른 구조물의 내부 또는 상부에 있는 격실 벽, 벽, 또는 갑판의 부분이 될 수 있다. 이송 시스템(TS)는 예에서 열전도성이 재료로 만들어진 도관(1)을 포함하고 있다. 도관(1)은 구성요소(P)의 개구 내부에 용접된다. 비록, 이러한 예에서 보는 바와 같이, 도관(1)은 실질적으로 금속인 판상형 구성요소(P) 내부에 합체되어 있고, 또한, 도관 (1)이 예를 들어 다른 물질로 만들어진 콘크리트 벽 또는 분리벽에 합체되는 것이 가능하다.

도관(1)을 통해 파이프(2)에 연장되어 있다. 파이프(2) 대신 하나 이상의 케이블들이 개구를 통해 연장되는 것이 가능함은 하기에 논의될 것이다. 파이프(2)는 철, 구리, 구리 니켈 합금, 또는 유리 섬유 강화 플라스틱(GRP) 파이프로 만들어진다. 상기 시스템은 도관(1)에서 도관(1)과 지지구조체를 제공하기 위해 적어도 하나의 고무 요소(4)가 포함되어 있는 파이프(2)의 내벽(3) 사이의 공간(보통 환상 공간)에 설치되어 있다. 하나 이상의 고무 요소들(4)은 내벽(3)과 파이프 (2) 사이 에서 클램프 가능하게 된다. 그러므로, 실제적으로, 지지-구조체는 도관 (1)에 클램프되어 있다. 클램프된 각각의 고무 요소들은 모두 지지-구조체의 부품이다. 상기 시스템은 지지-구조체에 대해 적용되고, 내벽(3)과 적어도 하나의 파이프(2) 사이에 적어도 하나의 도관(1) 단부(6)를 밀봉하기 위한 실란트(5)를 더 포함하고 있다. 도시된 바와 같이, 바람직하게는 양 단부들(6)은 실런트(5)에 의해 밀봉되어 있다.

각각의 고무 요소(4)는 실질적으로 열적 비팽창성의 내화성 가황고무로 만들어져 있다. 고무는 바람직하게는 실리콘 계 고무이다. 이러한 고무는 당업자에게 널리 상업적으로 유용한 콤포넌트 기반의 표준 프로세스에 의해 만들어질 수 있다. 실란트(5)는 습도에 노출된 상태의 상온에서 가황될 수 있고 실질적으로 열적 비팽창성인 내화성 폴리머로 만들어져 있다. 폴리머는 바람직하게는 실리콘 계 폴리머이다. 또한 이러한 실런트는 당업자에게 널리 상업적으로 유용한 콤포넌트 기반의 표준 프로세스에 의해 만들어질 수 있다. 실질적으로 열적 비팽창성의 고무는, 가열시 고무가 열에 대해 자체적으로 팽창하는 것보다 크게 팽창되도록 초래하는 성분들이 없는 고무로 구성되어 있다. 마찬가지로, 실질적으로 열적 비팽창성의 폴리머는, 가열시 폴리머가 열에 대해 자체적으로 팽창하는 것보다 크게 팽창되도록 초래하는 성분들이 없는 폴리머로 구성되어 있다.

바람직하게는, 각각의 고무 요소(4)는 종방향 요소이다. 이것은 그러한 요소를 도관(1)의 내부 및 파이프 (2)에 평행하게 장착하는 것을 용이하게 허용한다. 밀봉 시스템이 하나의 고무요소를 포함할 때, 이것은 실질적으로 파이프(2)의 동축 에 위치하도록 허용하기 위해 종방향 슬릿과 함께 제공되는 환상 요소가 될 수 있다. 그러나, 고무 요소는 또한 파이프(2) 주위에 감겨 있고 파이프(2)와 도관(1)의 종방향으로 내벽(3)과 파이프(2) 사이의 공간 내부에 힘이 가해질 수 있는 요소일 수 있다. 도 1에서 보는 바와 같이, 종방향 고무 요소들(4)은 적용될 수 있는 실런트 (5)에 대해 지지구조체를 제공한다. 압력이 도관(1)과 파이프(2)의 종방향으로 적용될 때, 지지-구조체는 하나 이상의 고무요소들(4)에 의해 제공됨으로써 실런트 (5)에 대한 좋은 지지체를 제공한다.

도 2는 또한 구성요소(P)에 대해 비대칭적으로 위치하고 있는 도관(1)에 적용될 수 있는 본 발명에 따른 시스템을 도시하고 있다.

도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 시스템이 어떻게 연장된 파이프(2)를 통해 도관(1) 내부에 설치될 수 있는 지를 도시하고 있다. 이들 도면에서 고무 요소들(4)이 관형을 가지는 종방향 고무요소들일 수 있음을 보여준다. 고무 요소들(4)은 바람직하게는 차폐 벽을 포함하고 있다. 차폐 벽이 자체적(즉, 비-분할)으로 폐쇄되어 있고, 관형 고무 요소의 강도는 차폐벽이 종방향 슬릿을 가지고 제공되는 상태와 비교하여 더 강하다. 차폐 벽의 두께는 바람직하게는 2 내지 5 mm의 범위이고, 더욱 바람직하게는 3 내지 4 mm이다. 비록, 예를 들어 횡단면이 사각형, 삼각형, 또는 다른 각형이도록 관형 요소들(4)은 제공하는 것이 가능하더라도, 그것은 또한 타원형 또는 원형 횡단면과 같이 라운드된 횡단면을 가지는 것도 가능하다. 바람직하게는, 각각의 고무 요소들은 원통형 형상이다. 이러한 형상은 관형 요소(4)가 각각의 횡방향에서 동일하게 강하게 되도록 도움을 준다. 일단 도관(1)은 종방향 원통형 관형 고무 요소들과 함께 충진되면, 요소들(4)과 함께 형성되어 있는 지지-구조체는 도관(1)의 내벽과 파이프(2)의 사이 공간에 자체적으로 클램프될 수 있다. 이것은 지지-구조체의 강도와 딱딱함을 증대시킨다. 이와 같이, 지지-구조체는 또한 도관(1)을 통해 연장된 파이프(2)를 지지할 수 있다. 이러한 지지-구조체를 세우기 위해 사용되는 재료의 성질 때문에, 기계적 충격은 지지-구조체에 의해 용이하게 흡수될 수 있다. 진동들, 특히 횡방향의 진동들은 지지-구조체에 의해 대부분 완전히 완충된다. 동시에, 종방향으로 지지-구조체에 의해 제공되는 강도는 극히 높다. 또한, 소리는 완충될 수 있으므로 본 발명에 따른 시스템에 의해 흡수될 수 있다.

강도는 내벽(3)과 파이프(2) 사이의 공간 내부에 클램프된 고무 요소들(4)에 의해 견고함을 더욱 증가시킨다. 고무 요소들의 축 방향에서 고무 요소들(4)의 상대적인 이동은 그것들의 접촉 면들에서 발생한 상대적으로 높은 마찰력에 의해 금지된다. 고무 요소들은 또한 고무가 경험할 수 있는 최대 변형 및 그것의 원래 크기로 릴렉스하게 되돌아가려는 것으로부터의 상대적인 성질인 낮은 압축 세트를 가지고 있다. 압축 세트는 제공된 클램핑이 밀봉 시스템의 서비스 수명 동안 유지될 수 있도록 약 40%로서 상대적으로 낮다.

게다가 지지-구조체의 좋은 기계적 성질은 그러한 구조가 서로 완전히 격리된 많은 경로들을 포함하는 점에 있어서 높이 평가되고, 특히 실런트(5)는 지지-구조체가 매우 좋은 열 절연체가 되도록 도관(1)의 양 단부들(6)에 적용될 때 양 단부에서 밀폐된다. 연결되지 않은 경로들에 의해 형성된 공기 구멍은 또한 자체적으 로 지지-구조체의 높은 열 절연체에 추가된다.

많은 원통형 고무 요소들의 외경이 16-30 mm의 범위일 때, 최적 지지-구조체가 형성될 수 있음이 확인되었다. 이러한 외경에 종속된 내경은 바람직하게는 10-22 mm의 범위이다. 내화성 가황 실리콘 고무는 바람직하게는 경도가 70 내지 78 쇼어(Shore) A의 범위이고, 매우 바람직하게는 74 쇼어 A이다. 이들 고무 요소들의 생산, 주문, 적재, 및 설치를 용이하게 하기 위해 상기 요소들은 바람직하게는 모두 같은 형상을 가지고 있다. 그러나, 상기 요소들이 2개 유형들의 고무 요소로 구성되는 것도 가능하다. 모든 요소들은 종방향으로 유사한 크기를 가지나, 2개 유형들 중 하나의 부재와 나머지 하나의 부재는 종방향 크기(transverse dimensions)에서 차이가 있다. 이것은 용이한 설치 뿐만 아니라 최적 성질을 가진 지지-구조체를 획득하도록 고무 요소들(4)을 최적 방법으로 도관에 충진하는 것을 허용한다.

지지-구조체가 관형 고무 요소들의 사용에 따라 구조적 성질을 가지는 것은, 또한 예를 들어 WO 03/067136의 도 2에 도시된 형상을 가지는 종방향 요소들을 사용함으로써 얻어진다.

도 4에 도시된 바와 같이, 내벽(3)과 파이프(2) 사이의 공간에 고무 요소들(4)과 함께 완전히 충진되면, 습도에 노출된 상태의 상온에서 가황될 수 있는 내화성 폴리머, 바람직하게는 실리콘 계 폴리머인 실런트(5)는 내벽(3)과 파이프(2)사이의 도관(1)의 단부(6) 및 고무 요소들(4)에 의해 형성된 지지-구조체에 대해 적용된다.

실런트는 약 1-2시간 이내에 대기 습도에 노출된 상태에서 실런트의 외부 층(8)이 경화되도록 만들어질 수 있다. 도관(1)의 단부(6)를 밀봉하기 위해 적용되고 1-2시간 이내에 대기 습도에 노출된 상태에서 가황될 때, 실런트는 약 40-45 쇼어 A의 경도를 가진다.

도 5에 도시된 바와 같이, 실런트 (5)가 완전히 경화(즉, 가황)되기 전에 밀봉 재료가 관형 요소들(4) 사이 뿐만 아니라 관형 요소들(4) 내부에 채워지도록 실런트(5)를 도관(1) 내부에 수동으로 가압하는 것이 가능하다. 물론 실런트(5)는 구조체에 적용될 때, 특히 소위 실런트(5)를 적용하기 위해 만들어진 고압 도구를 사용할 때 이미 지지-구조체의 구멍들 내부에 채워져 있다. 이것은 도 6에 확실하게 도시되어 있다. 도관(1) 내부로 실런트(5)를 가압하는 것은 도관(1)의 외측 단부(6)에서 실런트(5)가 배출될 때까지 계속된다. 실런트(5)를 경화한 후에 지지-구조체와 실런트(5)는 기계적으로 단일 구조가 될 수 있다. 지지-구조체를 형성하는 고무 요소들(4)과 도관(1)의 내벽(3)에 대해 실런트(5)의 부착은 매우 좋다.

근처 화재에서 많은 양의 열에 대해 도관의 측면인 도관(1)의 일 측면이 노출되었을 때 밀봉 시스템의 성능 또한 매우 좋다. 근처 화재에 대한 노출 후 1시간 이내에 시작하기 위해, 아무런 연기도 화재가 발생한 면으로부터 밀봉을 통과하지 못한다. 같은 것이 냄새에 적용된다. 사실, 도관의 일 측면이 근처 화재에 대해 노출된 후 1시간 이내에, 단지 금속 도관 (1)과 강철 구성 요소(P)의 뜨거운 적색(red-hot colour)은 화재가 도관의 다른 면에서 발생하는 것을 나타낸다.

화재에 노출되지 않은 면에서, 1시간 후에 밀봉 시스템은 도관(1)의 내벽(3)과 파이프(2)(둘 다 강철) 사이의 중간 부위에서 약 160 ℃로 증가한다. 실리콘 고 무와 실란트는 400℃의 온도에 또는 그 이하에서 발화되지 않고, 밀봉 시스템의 이들 부분은 완전히 손상되지 않은 채로 남아 있다. 밀봉의 기계적 안정성은 또한 도관의 다른 단부에서 발생함으로써 화재에 의해 크게 영향받지 않는다. 각각의 고무 요소(4)와 실런트(5)는 바람직하게는 45% 또는 그 이상의 산소 지수를 가지고 있다. 본 발명에 따른 밀봉 시스템의 실시예에 기재된 바와 같은 조건들이 도관(1)의 어느 일 면에서 근처 화재에 대한 노출 동안 소모되지 않는 것으로 확인되었다. 도관 및/또는 구성요소(P)(열이 구성 요소(P)와 파이프(2)를 경유하여 도관 (1)로 들어갈 수 있도록 하기 위해)에 적용되는 어느 절연체 없이, 밀봉 시스템은 도관 (1)을 통해 통과하는 어느 연기 또는 냄새를 가지지 않고 비노출 면에 대해 도관 (1)을 통과하는 어느 화염을 가지지 않으며 도관의 일 단부에서 화재에 대해 1시간 노출 이상 더 용이하게 유지할 수 있다. 밀봉 시스템에 의해 제공되는 훌륭한 절연이 유지될 수 있는 동안의 시간은 절연성 재료가 도관 및/또는 구성 요소(P)에 대해 적용될 때 길어질 수 있다. 그러한 재료는 도 6의 참조번호 8에 도시되어 있고, 보통 광물 면(mineral wool) 의 형태로 이루어져 있다. 그러나, 이 시스템은 비절연 구성 요소(P) 내부에 사용되기 위해 우선적으로 발명되었다. 만약, 절연체가 적용되는 것이 확실하다면, 도관(1)은 종방향으로 더 짧게 될 수 있다.

밀봉 시스템에서 고무 요소들 및/또는 실란트는 검정과 색대비(contrast)를 이루는 색상을 가지는 것이 바람직하다. 이것은 근처 화재에 대해 도관(1)의 일 면이 노출된 후에 밀봉 시스템의 빠른 확인을 허용한다. 이것은 화재의 강함을 평가하고 밀봉 시스템이 엄청나게 높은 온도에 대해 노출된 시간을 평가하기 위해 허용 한다. 달리 말해, 화재기간에 무엇이 열적 노출에 관해 발생시켰는 지를 이해하는 것을 허용한다. 검정색과 대비되는 색상은 바람직하게는 테라코타와 같은 적갈색이다. 이 색상은 완전히 검정색으로 되고 격실이 다 타버린 경우 조차 매우 쉽게 추적된다.

도 7에는 본 발명에 따른 밀봉 시스템의 다른 예가 도시되어 있다. 이 경우, 시스템은 더욱 실질적으로 열적 팽창성 요소(10)를 더 포함하고 있다. 도시된 바와 같이, 사용중인 요소(10)는 파이프(2) 주위에 동축상으로 위치하고 있다. 이것은 특히 파이프(2)가 절연 층(9), 예를 들어 아마플렉스(Armaflex)와 같은 절연체 폼(insulation foam)과 함께 제공된 구리 파이프인 상황에 적합하다. 한편, 도관(1)에서 압축을 발생시키는 상대적으로 차가운 파이프 부품이고 도관(1)의 부식을 일으키는 도관(1)을 통해 연장된 부품을 따라 절연 층을 제거하는 것은 바람직하지 않다. 이와는 달리, 도관(1) 내부에 형성된 절연 층(9)는 절연 층(9)의 열이 구리를 경유하여 근처 화재로부터 전달될 때, 반응함으로써 약해진다. 도 7에 도시된 실시예에 따른 밀봉 시스템은 실질적으로 열 팽창성 요소(10)를 가진 어플리케이션으로서, 이 경우에 열 팽창성 고무를 포함하는 슬리브(10) 또는 슬리브 같은 배열(10), 예를 들어 열 팽창성 흑연과 함께 제공되는 EVA 또는 EPDM이다. 근처 화재가 발생하고 구리 파이프는 열을 도관 내부로 전달할 때, 절연성 폼(9)은 지속적으로 타버릴 것이나, 열 팽창성 고무 슬리브는 방사상으로 팽창할 것이다. 지지-구조체의 클램핑 압력으로 인해, 팽창은 방사상 내부로 유도된다. 고무 요소들(4)에 의해 제공되는 지지-구조체의 열 절연으로 인해, 열은 파이프(2)를 경유하여 파이 프(2)에 가까이 위치한 도관 내부로 전달된다. 또한 이러한 이유로 인해 열 팽창성 요소(10)는 방사상 내부 즉 고온 방향으로 유도된다.

당업자는 일련의 실험과 재료 제조업자의 안내를 기반으로 실질적으로 열 팽창성 요소(10)의 크기, 파이프(2)의 직경, 및 도관(1)의 크기 사이의 적당한 균형을 발견할 수 있다.

열 팽창성 요소(10)는 일반적으로 상대적으로 파이프(2)의 직경과 비교하여 상대적으로 얇게 될 것이다. 클램프된 고무 요소들(4)에 의해 제공되는 지지-구조체는 파이프(2)의 상부에 대한 방사상 압력이 적용되도록 할 수 있다.

당업자가 요소(10)를 요소(10)의 각 부분에 적합하게 위치시킴으로써 동축상 파이프를 둘러싼 다중-파트(multiple-part) 요소(10)가 될 수 있는 것이 명확할 것이다.

실질적으로 열 팽창성 요소(10)은 가열시 소재가 열에 대해 자체적으로 팽창하는 것보다 크게 팽창되도록 초래하는 성분을 가진 소재를 더 포함하고 있다. 그러한 성분은 예를 들어, 상기에 언급한 바와 같이 열 팽창성 흑연이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 시스템은 도관(1)이 전기 케이블을 통해 연장되는 것이 동등하게 유용함에 주목한다. 결국, 이러한 케이블은 절연체와 함께 제공된 냉각수 라인과 유사한 방법으로 보통 구리 코어와 그것을 감싸는 플라스틱 덮개를 가지고 있다.

도 8은 본 발명에 따른 밀봉 시스템의 또 다른 실시예를 가진 도관(1)을 도시하고 있다. 밀봉 시스템은 다중 관통구들, 즉, 도관(1)을 통해 하나의 파이프(또 는 케이블)보다 많은 것을 연장하는 데 적합하다. 물론 많은 파이프들(2) 또는 케이블들이 도관(1)을 통해 연장되는 것이 가능하다. 더욱이, 실질적으로 열 팽창성 요소(11)는 도관(1)의 길이에 대해 상대적으로 짧고 파이프(2)(또는 케이블)와 방사상 멀리 떨어진 도관 내부에 위치한 종방향 요소들(4)의 길이보다 상대적으로 짧다. 종방향에서 요소들(11)은 파이프(2)(또는 케이블)와 방사상 멀리 떨어진 가황 고무 요소들(4) 보다 짧은 가황 고무 요소들(4') 사이에 장착되어 있다. 또한 짧은 가황 고무 요소들(4')은 클램프되어 사용됨으로써, 이들 요소들(4')은 열 팽창성 요소들(H)이 방사상 내부로 팽창하도록 한다. 도 8에 도시된 시스템은 도관이 플라스틱 파이프(2)를 통해 연장되는 것에 적합하다. 플라스틱이 열에 대한 노출에 의해 약해질 때, 열 팽창성 요소들(11)은 또한 열에 대한 노출 때문에 팽창하고 파이프(2)를 파손시키며 파이프(2)를 폐쇄한다. 이러한 실시예를 사용하여, 당업자는 일련의 실험과 포함된 소재의 규격을 기반으로 사용된 모든 요소들의 크기들 각각에 대한 적당한 균형을 발견할 수 있다. 일반적으로, 플라스틱 파이프(2)의 직경에 대해 열 팽창성 요소(11)의 두께는 상대적으로 높게 된다.

본 발명에 따른 밀봉 시스템의 실시예는 다수의 케이블 또는 다수의 파이프가 도관을 통해 연장되는 것에 적합할 뿐만 아니라, 파이프와 케이블들의 혼합물이 도관을 통해 연장되고, 플라스틱 및 금속과 같은 다른 소재의 파이프들이 도관을 통해 연장된다.

본 발명은 그림들과 도면들을 기반으로 상기에 기재된 실시예들 중 어느 하나로 제한되지 않는다. 많은 수정들이 가능하다.

특히, 고무 요소들(4)은 도시되고 논의된 것 보다 다른 형상을 가지고 있다. 예를 들어, 파이프 주위에 감싸여질 수 있는 시트 같은 소재가 제공되는 것도 가능하다. 스페이서와 함께 제공된 시트는 도관에 형성된 지지-구조체에서 구멍들을 마감처리한다. 많은 관형 요소들을 함께 클램핑함으로써 얻어지는 것과 같은 소정의 구조체 블록들을 제공하고, 그러한 블록들을 도관 내부에 삽입하기 위해 적정한 크기의 조각들로 자르는 것이 가능하다. 이러한 변화들은 모두 첨부된 청구항들에 의해 정의된 바와 같이 발명의 프레임 워크 내에 포함되는 것으로 이해된다.

본 발명에 따른 시스템의 주요 장점은 밀봉의 충분함이 시스템을 설치하는 작업자에 의해 "현장에서" 용이하게 평가될 수 있는 것이다. 설치 전, 사무실에서 열 관리 고려사항들 및/또는 열 팽창 고려사항들, 즉, 모델링된 화재에서 밀봉 시스템의 성능을 결정하는 팩터들을 기반으로 컴퓨터를 사용하여 설계하는 것이 필요하지 않다. 일단 본 발명에 따른 밀봉 시스템의 안정성이 근처 화재에 노출되기 전, 즉, 밀봉의 설치 동안 설정되면, 안정성은 근처 화재에 대한 노출동안 거의 변경되지 않는다. 달리 말해, 기계적 안정성과 열 절연성은 근처 화재에 노출되는 동안 많이 유지된다. 밀봉 시스템은 정위치에 남아있고 밀봉 시스템으로서의 기능이 남아있다. 밀봉 시스템의 어느 부품도 도관 밖으로 빠지지 않는다.

Claims (31)

1. 도관에서 도관의 내벽과 도관을 통해 연장되어 있는 적어도 하나의 파이프 또는 케이블 사이의 공간을 밀봉하기 위한 시스템으로서,

   내벽과 적어도 하나의 파이프 또는 케이블 사이에 클램핑 가능한 지지-구조체를 도관 내부에 제공하기 위한 적어도 하나의 고무 요소(rubber element); 및

   상기 지지-구조체에 대해 적용되고, 내벽과 적어도 하나의 파이프 또는 케이블 사이에 적어도 하나의 도관 단부를 밀봉하기 위한 실란트;

   를 포함하고,

   상기 각각의 고무 요소는 실질적으로 열적 비팽창성의 내화성 가황고무로 만들어져 있고, 상기 실란트는 습도에 노출된 상태의 상온에서 가황될 수 있고 실질적으로 열적 비팽창성인 내화성 폴리머로 만들어진 것을 특징으로 하는 도관 밀봉 시스템
2. 제 1 항에 있어서, 상기의 실질적으로 열적 비팽창성의 고무 또는 폴리머는, 가열시 고무 또는 폴리머가 열에 대해 자체적으로 팽창하는 것보다 크게 팽창되도록 초래하는 성분들이 없는 고무 또는 폴리머로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 도관 밀봉 시스템
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 고무는 실리콘계 고무로 구성되어 있 는 것을 특징으로 하는 도관 밀봉 시스템
4. 제 1 항, 제 2 항, 또는 제 3 항에 있어서, 상기 폴리머는 실리콘계 폴리머로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 도관 밀봉 시스템
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 고무 요소는 종방향 요소(longitudinal element)인 것을 특징으로 하는 도관 밀봉 시스템
6. 제 5 항에 있어서, 상기 종방향 고무 요소는 관형 요소(tubular element)이거나, 또는 다수의 종방향 고무 요소들은 함께 하나의 관형 요소를 형성하는 것을 특징으로 하는 도관 밀봉 시스템
7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 고무는 경도가 70 내지 78 쇼어(Shore) A의 범위이고, 바람직하게는 74 쇼어 A인 것을 특징으로 하는 도관 밀봉 시스템
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 고무 요소는 차폐벽(mantle-wall)을 포함하는 것을 특징으로 하는 도관 밀봉 시스템
9. 제 8 항에 있어서, 상기 차폐벽은 자체적으로 폐쇄(closed)되어 있는 것을 특징으로 하는 도관 밀봉 시스템
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 차폐벽은 두께가 2 내지 5 mm의 범위이고, 바람직하게는 3 내지 4 mm인 것을 특징으로 하는 도관 밀봉 시스템
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 고무 요소는 모두 동일한 형상을 가지는 고무 요소들로 이루어진 것을 특징으로 하는 도관 밀봉 시스템
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 고무 요소는 2개 유형의 고무 요소들로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 도관 밀봉 시스템
13. 제 12 항에 있어서, 상기 2개 유형들 중 하나의 부재와 나머지 하나의 부재는 종방향 크기(transverse dimensions)에서 차이가 있는 것을 특징으로 하는 도관 밀봉 시스템
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 요소의 모든 요소들은 종방향으로 유사한 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 도관 밀봉 시스템
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 고무 요소는 원통형인 것을 특징으로 하는 도관 밀봉 시스템
16. 제 15 항에 있어서, 상기 원통형 고무 요소는 외경이 16 내지 30mm의 범위인 것을 특징으로 하는 도관 밀봉 시스템
17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 원통형 고무 요소는 내경이 10 내지 22mm의 범위인 관형 요소인 것을 특징으로 하는 도관 밀봉 시스템
18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 실란트는 적어도 하나의 도관 단부를 밀봉하기 위해 적용될 때 경도가 35-50 쇼어 A의 범위이고, 바람직하게는 40-45 쇼어 A인 것을 특징으로 하는 도관 밀봉 시스템
19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 하나에 있어서, 각각의 고무 요소 및/또는 실란트는 400℃의 온도에서 발화되지 않는 것을 특징으로 하는 도관 밀봉 시스템
20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 하나에 있어서, 각각의 고무 요소 및/또는 실란트는 45% 또는 그 이상의 산소 지수(oxygen index)를 가지는 것을 특징으로 하는 도관 밀봉 시스템
21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 하나에 있어서, 각각의 고무 요소 및/또는 실란트는 검정과 색대비(contrast)를 이루는 색상을 가지는 것을 특징으로 하는 도관 밀봉 시스템
22. 제 21 항에 있어서, 상기 색상은 적갈색인 것을 특징으로 하는 도관 밀봉 시스템
23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 시스템은 적어도 하나의 파이프 또는 케이블 다수 개를 위해 실질적으로 열적 팽창성 요소를 더 포함하고 있고, 상기 요소는 파이프 또는 케이블 주위에 동축 상으로 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 도관 밀봉 시스템
24. 제 23 항에 있어서, 상기 실질적으로 열적 팽창성 요소는, 가열시 소재가 열에 대해 자체적으로 팽창하는 것보다 크게 팽창되도록 초래하는 성분을 포함하는 소재로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 도관 밀봉 시스템
25. 제 24 항에 있어서, 상기 소재는 EVA 또는 EPDM 고무인 것을 특징으로 하는 도관 밀봉 시스템
26. 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서, 상기 성분은 열 팽창성 흑연인 것을 특징으로 하는 도관 밀봉 시스템
27. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 하나의 항에 기재되어 있는 종방향 고무 요소
28. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 하나의 항에 기재되어 있는 실란트
29. 제 1 항 내지 제 26 항 중 어느 하나의 항에 기재되어 있는 시스템을 포함하고 있는 도관.
30. 도관에서 도관의 내벽과 도관을 통해 연장되어 있는 적어도 하나의 파이프 또는 케이블 사이의 공간을 밀봉하기 위한 방법으로서,

    제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 하나에 기재되어 있는 적어도 하나의 고무 요소를 도관 내부에 위치시키는 과정과, 제 1 항 내지 제 23 항 또는 제 27 항 중 어느 하나에 기재되어 있는 실란트를 가지고 적어도 하나의 도관 단부를 밀봉하는 과정을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 도관 밀봉 방법
31. 제 30 항에 있어서, 상기 방법은 실질적으로 열적 팽창성 요소를 파이프 또는 케이블 주위에 동축 상으로 위치시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도관 밀봉 방법

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