KR20110043163A - 신축 이음관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체의 온도변화에 따라 열팽창을 받는 배관과 배관 사이에 설치되어 열팽창을 흡수하는 신축 이음관에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이음관 내부를 유동하는 유체입자가 신축 이음관에 충돌되는 현상을 예방하고, 내부유체 유동이 균일하게 흐르도록 함으로써, 압력손실을 최소화할 수 있도록 하는 한편, 구조가 간단하고 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 신축 이음관에 관한 것이다.

신축 이음관, 열팽창, 주름관, 주름관 보호용 가이드, 배관

Description

신축 이음관{Expansion joint pipe}

본 발명은 유체의 온도변화에 따라 열팽창을 받는 배관과 배관 사이에 설치되어 열팽창을 흡수하는 신축 이음관에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이음관 내부를 유동하는 유체입자가 신축 이음관에 충돌되는 현상을 예방하고, 내부유체 유동이 균일하게 흐르도록 함으로써, 압력손실을 최소화할 수 있도록 하는 한편, 구조가 간단하고 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 신축 이음관에 관한 것이다.

일반적으로, 발전소를 비롯한 각종 화학플랜트 등 고온의 유체를 이송하는 배관은 내부 고온 유체의 영향으로 열팽창이 발생한다. 이에 열팽창을 과도하게 구속하게 되면 배관의 변형 및 열응력이 발생하고 이후 열응력이 배관 재질의 응력 한계를 초과하게 되면 파손으로 이어진다.

또한, 배관이 파손에 이르게 되면 내부의 고온 유체가 대기로 분출되어 주변 작업자에게 치명적인 손상을 입히는 경우가 발생하기도 하며, 내부의 유독 유체의 방출로 인한 환경오염 및 작업공정의 중단 등 심각한 문제를 야기한다.

따라서, 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 최근에는 신축 이음관을 사용한다. 신축 이음관은 열팽창하는 배관과 배관 사이에 설치하여 열팽창을 흡수하도록 고안된 장치이나 종래의 신축 이음관은 신축 이음관을 흐르는 내부의 유체입자가 신축 이음관의 주름관에 충돌하여 주름관의 손상을 야기함으로써 신축 이음관의 수명을 단축시킬 뿐만 아니라 내부유체유동 단면적의 불균형으로 인한 압력손실을 발생시키는 등의 문제점이 상존하고 있다

도 1 은 종래의 신축 이음관 단면도를 나타낸 것으로, 이를 참조하면 종래의 신축 이음관은 중앙부의 커다란 외통부(10) 내부를 내통부(11)가 슬라이드 하면서 배관의 열팽창을 흡수하는 구조로 이루어진다. 또한, 양단에 플랜지로 열팽장 배관에 연결되며 열팽창으로 배관이 늘어날 경우 내통부(11)가 외통부(10) 안에서 슬라이드 함으로써 늘어나는 배관의 길이를 흡수하게 된다.

그러나, 상술한 종래의 신축 이음관은 내통부(10)와 외통부(11) 사이의 단면적 변화에 따른 유체 압력손실이 발생하고 또한 장치가 커지고 무거워지는 등의 단점을 내포하고 있다.

또한, 도 2 는 신축 이음관과 유사한 종래의 플렉시블 조인트를 도시한 도면으로서, 플랜지타입(200)의 커버와 연성 재질의 주름관(210) 및 플레이트(220)로 구성되어 있다.

상술한 플렉시블 조인트(Flexible Joint)는 배관과 배관 사이에 설치하여 플렉시블 조인트(Flexible Joint) 전단의 배관진동을 후단 배관에의 전파 방지 및 배관의 축 정렬이 곤란한 경우에 주로 사용하는 장치로써 신축 이음관의 열팽창을 흡수하는 역할과는 상이하다. 도 2 에서는 연성재질의 주름관(210)이 전단의 배관 진동을 후단 배관에 전파되지 않게 흡수하는 동시에 배관 중심이 전단 배관 및 후단 배관에서 어긋나 있어도 연성 재질의 주름관에서 어느 정도 흡수가 가능한 장점이 있다.

또한, 주름관(210) 외주에는 플레이트(220)가 설치되어 있어 장치 전체를 구조적으로 지지하고 있으며 또한 배관 길이 방향으로의 힘을 억제하는 역할을 한다

그러나 상술한 구성은 내부를 흐르는 유체 입자가 주름관(210)에 직접 충돌함으로써 주름관(210)의 손상을 유발하고 주름관(210)과 접하며 유동하는 관계로 마찰손실이 크고, 비교적 긴 길이의 신축 이음관이 필요할 경우에는 주름관의 길이가 길어짐에 따른 배관의 안정성 등에도 문제가 되어 개선이 필요한 실정이다.

즉, 상술한 종래의 신축이음관은 유체가 흘러감에 따라 주름관 내표면의 단면적 변화에 따른 마찰손실 증가 및 장치의 대형화 및 고중량화 되는 문제점이 있었으며, 신축 이음과 내부를 흐르는 유체 입자가 주름관에 직접 충돌함으로써, 주 름관의 손상되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 상술한 종래의 신축 이음관 문제점인 장치의 거대화 및 중량화, 내부 유체유동과 주름관과의 충돌에 의한 주름관 손상 및 압력손실 등의 문제점을 보완하고, 그 구조를 간단히 하는 한편, 내구성이 향상된 신축 이음관을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적 및 장점들은 이하 더욱 상세히 설명될 것이며, 실시예에 의해 더욱 구체화될 것이다. 또한 본 발명의 목적 및 장점들은 청구범위에 나타난 수단 및 이들의 조합에 의해 실현될 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 배관과 배관 사이에 설치되어 배관 내부로 유동되는 고온의 유체 및 압력에 의해 길이방향으로 신장 또는 축소될 수 있도록 주름관이 마련된 관체와, 상기 관체 내부에 설치되어 유체 및 압력에 의해 주름관이 손상되지 않도록 한 주름관 보호용 가이드와, 상기 신장 축소되는 주름관을 안내하는 역할을 하는 것으로, 상기 관체의 외주면을 따라 돌출되게 마련되는 돌출부재와 슬라이딩 가능하게 결합되는 지지봉을 포함하는 신축 이음관을 제공한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 관체는 배관과 배관 사이에 설치될 수 있도록 일단에 플랜지가 형성되고 외주면에 다수의 돌출부재가 마련되어 상기 지지봉과 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있도록 형성된 한 쌍의 연결관과, 상기 한 쌍의 연결관 사이에 마련되며, 외주면에 다수의 돌출부재가 마련되어 상기 지지봉과 고정결합된 고정관 및 상기 한 쌍의 연결관과 고정관을 연결하며 열팽창 및 내부 압력에 의해 신장 축소될 수 있도록 형성된 주름관으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 돌출부재는 상기 연결관 및 고정관의 외주면을 따라 4 개가 등간격으로 마련되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 한 쌍의 연결관 중 어느 하나의 연결관 내측에는 주름관이 손상되지 않도록 하는 주름관 보호용 가이드의 일단이 용접을 통해 고정결합되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 한 쌍의 연결관과 용접에 의해 결합되는 주름관 보호용 가이드의 일단은 외측으로 확장되게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 지지봉과 슬라이딩 가능하게 결합되는 돌출부재 사이에는 어댑터가 마련되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 지지봉과 돌출부재가 원활한 슬라이딩이 가능하도록 상기 어댑터 내측에는 볼베어링이 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 주름관 보호용 가이드는 원통형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 따른 신축 이음관은 간단한 구조로 설계 및 제작이 가능하도록 하는 한편, 관 내부의 유체유동과 주름관과의 충돌을 억제할 수 있도록 주름관 보호용 가이드를 구비함으로써, 주름관 손상 및 압력이 손실되는 것을 방지할 수 있는 장점과 함께, 내구성을 크게 향상시킴으로써 발전소 등 고온 유체이송 배관의 파손사고 방지와 설비 안정성에 크게 기여할 수 있는 장점이 있다.

이하 본 발명에 따른 신축 이음관의 구성 및 작용효과를 바람직한 실시예와 첨부된 도면을 참조로 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 3 은 본 발명에 따른 신축 이음관의 사시도이고, 도 4 는 본 발명에 따른 신축 이음관의 단면도이며, 도 5 는 본 발명에 따른 신축 이음관의 측면도이고, 도 6a 및 도 6b 는 사용상태도이다.

본 발명에 따른 신축 이음관(100)은 내부에 고온의 유체를 이송하는 배관(P) 과 배관(P) 사이에 설치되어 고온 유체의 영향으로 열팽창 발생시 이음관(100)의 길이가 신장 축소되어 배관(P)이 변형 및 열응력으로 인해 파손되는 것을 방지할 수 있도록 한 것으로 도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이, 관체(110)와, 주름관 보호용 가이드(120), 그리고, 지지봉(130)을 포함한다.

관체(110)는 배관(P)과 배관(P) 사이에 설치되어 배관(P) 내부로 유동되는 고온의 유체 및 압력에 의해 길이방향으로 신장 또는 축소되는 것으로, 배관(P)과 배관(P) 사이에 설치될 수 있도록 일단에 플랜지(112a)가 형성된 한 쌍의 연결관(112)과, 상기 한 쌍의 연결관(112) 사이에 마련되는 고정관(114) 및 상기 한 쌍의 연결관(112)과 고정관(114)을 연결하며 열팽창 및 내부 압력에 의해 신장 축소될 수 있도록 형성된 주름관(116)을 포함하여 이루어진다.

구체적으로, 상기 한 쌍의 연결관(112)은 도 3 내지 도 5 에 도시된 바와 같이, 원통형으로 형성되며, 일단에 플랜지(112a)가 돌출되게 형성된 것으로, 상기 플랜지(112a)에는 배관(P)과 볼트(미도시)에 의해 결합될 수 있도록 다수의 나사공(112b)이 등간격으로 형성된다.

또한, 상기 원통형으로 형성된 한 쌍의 연결관(112) 각 외주면에는 도 5 에 도시된 바와 같이, 외주면을 따라 4 개의 돌출부재(113)가 마련된다. 상기 돌출부재(113)는 상기 연결관(112)의 외주면에 90도 간격으로 형성되되, 상기 연결 관(112)과 연결된 타측에는 후술하는 지지봉(130)이 삽입될 수 있도록 결합공이 형성된다.

고정관(114)은 상기 한 쌍의 연결관(112) 사이에 상기 주름관(116)을 통해 연결되도록 형성되는 것으로, 상기 연결관(112)과 마찬가지로 원통형으로 형성되며, 외주면에는 4 개의 돌출부재(113)가 마련된다.

이때, 상기 연결관(112)과 고정관(114)의 외주면에 돌출되게 마련되는 돌출부재(113)는 본 발명에서는 용접 등을 통해 일체로 형성되도록 하였으나, 경우에 따라 나사 결합 등 다양한 방법으로 결합할 수도 있다.

또한, 상기 한 쌍의 연결관(112)과 고정관(114)을 연결하는 주름관(116)은 플랙시블한 재질로 이루어되, 내부로 유동되는 유체의 고온 및 압력에 견딜 수 있도록 내구성이 강한 재질로 이루어져, 배관(P) 내부에 고온에 의해 열팽창 발생시나 압력의 발생시 주름이 접혀질 수 있도록 한다.

주름관 보호용 가이드(120)는 일단이 상기 한 쌍의 연결관(112) 중 어느 하나의 내측, 바람직하게는 유체가 유입되는 방향에 위치하는 연결관(112)에 용접을 통해 고정결합되는 것으로, 상기 관체(110) 내부로 흐르게 되는 유체입자에 의해 주름관(116)이 손상되지 않도록 하는 역할을 한다.

즉, 도 4 에 도시된 바와 같이, 원통형으로 형성되되, 상기 주름관(116)의 내측에 주름관(116)을 가릴 수 있도록 설치되어 유체입자의 유동시 주름관(116)과 충돌하는 것을 방지함으로써, 주름관(116)이 손상되는 것을 방지하여 이음관의 수명을 증가시킬 수 있도록 하는 동시에, 내부 유체유동 단면적이 균형되도록 하여 압력이 손실되는 것을 방지하는 기능을 한다.

이때, 상기 주름관 보호용 가이드(120)는 도면에 도시된 바와 같이, 상기 연결관(112)과 결합되는 부분은 외측으로 확장되도록 형성하여 주름관(116)과 접촉되지 않도록 함으로써, 주름관(116)이 도 6a 및 6b 에 도시된 바와 같이 펴지거나 접혀질 때 간섭되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

지지봉(130)은 도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 연결관(112) 및 고정관(114)의 외주면에 돌출되게 형성된 돌출부재(113)의 결합공에 슬라이드 가능하게 결합되는 것으로, 4 개의 지지봉(130)이 구비되며 관체(110)의 신장 또는 축소시 관체(110)의 연결관(112)를 안내하는 역할을 한다.

이때, 상기 지지봉(130)과 돌출부재(113) 사이에는 어댑터(132)를 구비하여 원활한 슬라이드가 가능하도록 하는 것이 바람직하며, 보다 원활한 슬라이딩이 가능하도록 어댑터(132) 내측에 볼베어링(미도시)을 구비할 수도 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 신축 이음관의 작용방법 및 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

도 6a 및 도 6b 는 본 발명에 따른 신축 이음관의 사용상태도를 도시한 도면으로써, 이를 참조하면, 우선 도 6a 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 신축 이음관(100)은 최초 주름관(116)이 펴져 있는 상태로 배관과 배관 사이에 설치된다.

이후, 배관(P) 내부로 고온의 유체가 흐르거나 압력이 작용하게 되면, 열팽창을 받는 배관(P)의 미는 힘에 의해서 관체(110)의 연결관(112)이 고정관(114) 측으로 향하게 되어 주름관(116)이 화살표 방향으로 접히게 된다. 이때, 연결관(112)은 관체(110)의 외주면에 슬라이딩 가능하게 결합된 지지봉(130)에 의해 안내되어 안정적으로 슬라이드 하면서 주름관(116)이 축소(수축)됨으로써, 배관(P)의 열팽창을 흡수하게 된다.

이때, 주름관 보호용 가이드(120)는 관체(110) 내로 유입되는 유체입자가 주름관(116)에 충돌되지 않도록 함으로써, 주름관(116)이 손상되지 않도록 하는 동시에 압력이 손실되는 것을 방지하게 되는 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 신축 이음관(100)은 그 구조가 간단하고 내구성이 좋아 수명을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제작비용을 절감할 수 있는 장점이 있으며, 이음관 내부에 발생하는 유체유동 단면적을 균일하게 함으로써 압력이 손실되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

지금까지, 본 발명의 실시예를 기준으로 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적인 균등범위까지 포함된다 할 것이다.

또한, 상기 설명에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 신축 이음관의 기술은 매우 단순하나, 그 기술적 효과는 매우 크다는 점에서도 본 발명의 기술적 장점은 매우 명확하다 할 것이다.

도 1 은 종래의 신축 이음관 단면도;

도 2 는 신축 이음관과 유사한 종래의 플렉시블 조인트를 도시한 도면;

도 3 은 본 발명에 따른 신축 이음관의 사시도;

도 4 는 본 발명에 따른 신축 이음관의 단면도;

도 5 는 본 발명에 따른 신축 이음관의 측면도; 및

도 6a 및 도 6b 는 사용상태도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호설명〉

100 : 신축 이음관 110 : 관체

112 : 연결관 112a : 플랜지

112b : 나사공 113 : 돌출부재

114 : 고정관 116 : 주름관

120 : 주름관 보호용 가이드 130 : 지지봉

132 : 어댑터

Claims (8)

1. 배관과 배관 사이에 설치되어 배관 내부로 유동되는 고온의 유체 및 압력에 의해 길이방향으로 신장 또는 축소될 수 있도록 주름관이 마련된 관체와;

   상기 관체 내부에 설치되어 유체 및 압력에 의해 주름관이 손상되지 않도록 한 주름관 보호용 가이드와;

   상기 신장 축소되는 주름관을 안내하는 역할을 하는 것으로, 상기 관체의 외주면을 따라 돌출되게 마련되는 돌출부재와 슬라이딩 가능하게 결합되는 지지봉을 포함하는 신축 이음관.
2. 청구항 1 에 있어서, 상기 관체는:

   배관과 배관 사이에 설치될 수 있도록 일단에 플랜지가 형성되고 외주면에 다수의 돌출부재가 마련되어 상기 지지봉과 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있도록 형성된 한 쌍의 연결관과;

   상기 한 쌍의 연결관 사이에 마련되며, 외주면에 다수의 돌출부재가 마련되어 상기 지지봉과 고정결합된 고정관; 및

   상기 한 쌍의 연결관과 고정관을 연결하며 열팽창 및 내부 압력에 의해 신장 축소될 수 있도록 형성된 주름관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 신축 이음관.
3. 청구항 2 에 있어서,

   상기 돌출부재는 상기 연결관 및 고정관의 외주면을 따라 4 개가 등간격으로 마련되는 것을 특징으로 하는 신축 이음관.
4. 청구항 2 에 있어서,

   상기 한 쌍의 연결관 중 어느 하나의 연결관 내측에는 주름관이 손상되지 않도록 하는 주름관 보호용 가이드의 일단이 용접을 통해 고정결합되는 것을 특징으로 하는 신축 이음관.
5. 청구항 4 에 있어서,

   상기 한 쌍의 연결관과 용접에 의해 결합되는 주름관 보호용 가이드의 일단은 외측으로 확장되게 형성되는 것을 특징으로 하는 신축 이음관.
6. 청구항 1 에 있어서,

   상기 지지봉과 슬라이딩 가능하게 결합되는 돌출부재 사이에는 어댑터가 마련되는 것을 특징으로 하는 신축 이음관.
7. 청구항 6 에 있어서,

   상기 지지봉과 돌출부재가 원활한 슬라이딩이 가능하도록 상기 어댑터 내측에는 볼베어링이 구비되는 것을 특징으로 하는 신축 이음관.
8. 청구항 1 에 있어서,

   상기 주름관 보호용 가이드는 원통형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 신축 이음관.

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