KR20130002916A - 튜브용 클램프 - Google Patents

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KR20130002916A
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이민정
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

튜브용 클램프가 개시된다. 본 발명의 튜브용 클램프는, 작업유체가 유동되는 튜브(tube)를 사이에 두고 상호 조립되는 한 쌍의 클램프 몸체; 및 튜브의 외주면을 둘러싸도록 튜브와 한 쌍의 클램프 몸체 사이에 배치되되 튜브보다 부식성이 큰 금속재질로 제작되어 튜브보다 먼저 부식됨으로써 튜브의 부식을 방지하는 틈부식 방지부를 포함한다.

Description

튜브용 클램프{CLAMP FOR TUBE}
본 발명은, 튜브용 클램프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 튜브의 틈 부식을 방지할 수 있는 튜브용 클램프에 관한 것이다.
선박은 그 사용 목적에 따라 상선, 군함, 어선 및 특수 작업선 등으로, 또한 용적에 따라 대형, 중형, 소형으로 나뉜다.
이들 선박에는 가스나 오일 등의 작업유체가 유동되는 라인으로서 튜브(tube 혹은 파이프)가 설치된다.
예컨대, 해저의 지하에 있는 석유, 가스 등을 시추하는 장비를 탑재한 선박인 시추선의 경우, 수십 내지 수백 미터 박힌 시추용 볼스크류의 동작을 위해, 혹은 시추용 볼스크류로 향하는 유압조절을 위한 밸브의 동작을 위해 작업유체, 즉 고압의 오일이 공급되는데, 이때의 오일은 튜브를 통해 공급된다.
이처럼 튜브는 작업유체를 원거리까지 이송시키기 때문에 흔들림 없이 고정되어야 하며, 이를 위해 튜브용 클램프가 사용된다. 이러한 튜브용 클램프에 관련된 선행기술이 한국특허등록공보 제10-0985256호(2010.09.28)에 개시되어 있다.
선박 설계의 규정에 따라 튜브용 클램프는 튜브의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 설치되어 튜브를 견고하게 지지한다.
통상 작업유체가 이송되는 튜브는 스테인리스 스틸(stainless steel) 계열의 금속 재질로 제작되고, 튜브를 클램핑하는 튜브용 클램프는 플라스틱 재질로 제작된다.
한편, 작업유체를 이송시키는 튜브는 손상 없이 오랜 기간 반영구적으로 사용되는 것이 이상적이므로 튜브 자체의 품질 외에도 튜브를 클램핑하는 튜브용 클램프의 관리도 엄격하게 진행된다.
특히, 수십 내지 수백 미터 이하의 지하 쪽으로 연결되는 튜브의 경우에는 작업자의 접근이 어렵기 때문에 튜브가 부식되어 손상되는 것에 매우 민감하다. 만약, 튜브가 자체적으로 부식되거나 혹은 튜브용 클램프로 인해 부식되어 손상되면 부식된 영역으로 작업유체인 고압 오일이 새면서 화재나 폭발을 일으킬 수 있기 때문에 철저한 관리가 요구된다.
그런데, 선박에 사용되고 있는 대부분의 튜브용 클램프는 튜브의 외면에서 튜브를 넓은 접촉면적으로 면접촉하면서 튜브를 지지하는 극히 단순한 구조를 가지고 있기 때문에, 이러한 튜브용 클램프를 장기간 사용하다 보면 튜브용 클램프와의 접촉영역에서 튜브의 외면에 틈새 부식(crevice corrosion)이 발생될 수 있고, 심화되면 부식 영역에서 구멍이 생길 수 있다.
틈새 부식은 금속 간 또는 금속과 다른 재료 사이에 틈새가 있으면 그 곳에 전해질 수용액이 들어가서 이온의 농도차로 발생하는 전기화학적 부식으로, 육안으로 확인되지 않지만 한번 틈새 부식이 발생되면 급속하게 진행되므로 위험하다.
이러한 틈새 부식을 방지하기 위해서 튜브용 클램프는 튜브와 같은 스테인레스 스틸(stainless steel)로 제작될 수 있으나, 이 경우 자재비가 높아지므로 가격면에서 비효율적인 단점이 있다.
다른 방안으로 튜브에 재킷(jacket)을 씌우거나 시스(sheath) 등을 이용하여 튜브 표면의 수분 접촉을 차단하는 방법이 있으나, 이 또한 자재비가 상승되고 튜브가 굽어지는 부분의 시공이 어려운 단점이 있다.
또 다른 방안으로 튜브를 테이핑(taping)하거나 전술한 시스를 이용 후 본딩(bonding)하는 방법이 있으나, 이러한 방법은 테이프와 시스의 양단부에 틈이 생성되어 이 부분에서 틈부식이 발생하는 단점이 있다.
따라서 전술한 방법 이외에 비용이나 내부식 성능을 모두 만족할 수 있는 새롭고 진보된 타입의 튜브용 클램프의 개발이 요구된다.
다만 이러한 새롭고 진보된 타입의 튜브용 클램프의 개발에 있어서 추가되는 자재 비용이나 가공 비용에 비하여 종래보다 큰 비용의 증가가 없는 효율적인 구조가 필요하다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 종래의 튜브용 클램프의 가장 큰 문제점인 튜브에 틈새 부식이 발생되는 문제를 큰 비용의 증가없이 해결할 수 있는 효율적인 구조를 가짐으로써 튜브의 라이프 타임(life time)을 증가시키되 경제적인 측면도 만족될 수 있는 튜브용 클램프를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 작업유체가 유동되는 튜브(tube)를 사이에 두고 상호 조립되는 한 쌍의 클램프 몸체; 및 상기 튜브의 외주면을 둘러싸도록 상기 튜브와 상기 한 쌍의 클램프 몸체 사이에 배치되되 상기 튜브보다 부식성이 큰 금속재질로 제작되어 상기 튜브보다 먼저 부식됨으로써 상기 튜브의 부식을 방지하는 틈부식 방지부를 포함하는 튜브용 클램프가 제공될 수 있다.
상기 틈부식 방지부는, 상기 튜브와 상기 한 쌍의 클램프 몸체 사이에 배치되되 상기 한 쌍의 클램프 몸체에 배치된 위치를 유지시키는 위치유지돌기가 마련된 틈부식 방지부재를 포함할 수 있다.
상기 클램프 몸체에는 복수의 세로지지리브 및 복수의 가로지지리브에 의해서 구획되는 공간부가 형성되며, 상기 틈부식 방지부재는, 상기 한 쌍의 클램프 몸체 중 어느 하나의 클램프 몸체와 상기 튜브 사이에 배치되되 상기 어느 하나의 클램프 몸체 방향으로 돌출 형성되어 상기 어느 하나의 클램프 몸체의 상기 공간부에 삽입되는 제1 위치유지돌기가 마련된 아크 형상의 제1 틈부식 방지단위부재; 및 양단부가 상기 제1 틈부식 방지단위부재의 양단부와 각각 이격되도록 상기 한 쌍의 클램프 몸체 중 다른 하나의 클램프 몸체와 상기 튜브 사이에 배치되되 상기 다른 하나의 클램프 몸체 방향으로 돌출 형성되어 상기 다른 하나의 클램프 몸체의 상기 공간부에 삽입되는 제2 위치유지돌기가 마련된 제2 틈부식 방지단위부재를 포함할 수 있다.
상기 틈부식 방지부재는 외부의 타 금속과의 충돌로 인해 발생되는 스파크(spark)를 방지하기 위해 상기 클램프 몸체의 가로 길이보다 짧은 길이를 가질 수 있다.
상기 위치유지돌기는 상기 틈부식 방지부재와 일체로 마련되되 상기 틈부식 방지부재의 양단부에서 중앙으로 전이되는 부식으로부터 보호되도록 상기 틈부식 방지부재의 중앙 영역에 배치될 수 있다.
상기 위치유지돌기는 환형 형상 및 핀 형상 중 어느 하나의 형상을 가질 수 있다.
상기 틈부식 방지부는, 알루미늄, 알루미늄 합금, 아연, 아연 합금 및 탄소강 중 선택된 어느 하나를 포함하는 재질로 제작될 수 있다.
상기 한 쌍의 클램프 몸체를 상호 체결시키는 하나 이상의 체결부재; 및
상기 체결부재의 가압력을 지지하기 위하여 상기 한 쌍의 클램프 몸체의 일측에 배치되는 보강플레이트를 더 포함할 수 있다.
상기 틈부식 방지부는, 상기 튜브와 상기 한 쌍의 클램프 몸체 사이에 배치되는 틈부식 방지부재; 및 상기 틈부식 방지부재와 상기 한 쌍의 클램프 몸체 사이에 배치되어 상기 틈부식 방지부재가 상기 튜브에 대한 접촉을 유지하도록 상기 틈부식 방지부재에 탄성력을 부여하는 접촉유지부재를 포함할 수 있다.
상기 접촉유지부재는, 고무 재질로 제작되며, 상기 틈부식 방지부재와 접촉되는 면이 상기 틈부식 방지부재의 외면과 대응되도록 표면으로부터 함몰형성되는 지지홈이 마련될 수 있다.
상기 접촉유지부재는 일측이 상기 한 쌍의 클램프 몸체에 접촉되고 타측이 상기 틈부식 방지부재에 접촉되는 압축 코일 스프링일 수 있다.
상기 틈부식 방지부재는, 상기 한 쌍의 클램프 몸체 중 어느 하나의 클램프 몸체와 상기 튜브 사이에 배치되는 아크 형상의 제1 틈부식 방지단위부재; 및 양단부가 상기 제1 틈부식 방지단위부재의 양단부와 각각 이격되도록 상기 한 쌍의 클램프 몸체 중 다른 하나의 클램프 몸체와 상기 튜브 사이에 배치되는 제2 틈부식 방지단위부재를 포함할 수 있다.
상기 틈부식 방지부재는, 상기 튜브를 둘러싸되 상호 간에 이격 배치되는 바아(bar) 형상의 복수의 바아 틈부식 방지단위부재를 포함할 수 있다.
상기 틈부식 방지부재는, 알루미늄, 알루미늄 합금, 아연, 아연 합금 및 탄소강 중 선택된 어느 하나를 포함하는 재질로 제작될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 종래의 튜브용 클램프의 가장 큰 문제점인 튜브에 틈새 부식이 방지되는 문제를 큰 비용의 증가없이 해결할 수 있는 효율적인 구조를 가짐으로써 가격 경쟁력 및 증가된 라이프 타임(life time)을 갖는 튜브용 클램프를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 튜브용 클램프를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 튜브용 클램프의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 튜브용 클램프에서 틈부식 방지부를 도시한 정면도이다.
도 4는 틈부식 방지부재의 길이 방향 길이가 클램프 몸체의 가로 길이보다 짧은 것을 도시한 도면이다.
도 5는 한 쌍의 클램프 몸체에 틈부식 방지부가 결합된 상태를 도시한 정면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 튜브용 클램프의 사용 상태도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 튜브용 클램프를 도시한 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 튜브용 클램프를 도시한 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 튜브용 클램프의 분해 사시도이다.
도 10은 도 8의 X-X선에 따른 단면도이다.
도 11은 틈새 부식을 방지하기 위하여 다양한 방법으로 실험한 결과를 나타낸 표이다.
도 12는 도 8에 도시된 튜브용 클램프의 사용 상태도이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 튜브용 클램프를 도시한 분해 사시도이다.
도 14는 본 발명의 제5 실시예에 따른 튜브용 클램프를 도시한 정면도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브용 클램프를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 튜브용 클램프의 분해 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 튜브용 클램프에서 틈부식 방지부를 도시한 정면도이고, 도 4는 틈부식 방지부재의 길이 방향 길이가 클램프 몸체의 가로 길이보다 짧은 것을 도시한 도면이고, 도 5는 한 쌍의 클램프 몸체에 틈부식 방지부가 결합된 상태를 도시한 정면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 튜브용 클램프(1)는, 작업유체가 유동되는 튜브(T, tube)를 사이에 두고 상호 조립되는 한 쌍의 클램프 몸체(100)와, 튜브(T)의 외주면을 둘러싸도록 튜브(T)와 한 쌍의 클램프 몸체(100) 사이에 배치되되 한 쌍의 클램프 몸체(100)에 배치된 위치가 유지되는 틈부식 방지부(200)를 포함한다.
한 쌍의 클램프 몸체(100)는 튜브(T)를 클램핑하기 위하여 사용되는 것으로 튜브(T)와는 다른 재질로 제작될 수 있다. 구체적으로, 튜브(T)는 내부로 고압의 오일 또는 가스 등의 작업유체가 유동되면서 원거리까지 이송되어야 하기 때문에 내부식성과 강도가 우수한 스테인레스 스틸(stainless steel)이나 스테인레스 스틸 계열의 합금으로 제작된다.
이에 비해 한 쌍의 클램프 몸체(100)는 비용을 고려하여 튜브(T)와는 달리 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 예컨대 테프론 혹은 테프론을 함유한 복합 합성수지 재질, 플라스틱 또는 글라스 화이버(glass fiber)가 함유된 테프론 재질로 제작될 수 있다.
한편 한 쌍의 클램프 몸체(100)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 서로 대응되는 형상으로 형성되는 제1 클램프 몸체(110)와 제2 클램프 몸체(120)를 포함한다.
본 실시 예에서 제1 클램프 몸체(110) 및 제2 클램프 몸체(120)에는 복수의 세로지지리브(121) 및 가로지지리브(122)에 의해서 구획된 공간부(OS, CS)가 형성된다. 구체적으로 도 2에 도시된 제2 클램프 몸체(120)를 기준으로 설명하면, 한 쌍의 세로지지리브(121)와 제2 클램프 몸체(120)의 테두리 사이의 공간에는 각각 외측 공간부(OS)가 형성되고, 한 쌍의 세로지지리브(121) 사이의 내측 공간에는 복수의 가로지지리브(122)에 의해서 복수의 중앙 공간부(CS)가 형성된다.
이 외측 공간부(OS) 및 중앙 공간부(CS)는 클램프 몸체(100)의 중량을 가볍게 하면서도 재료비를 절감하는 역할을 하고, 중앙 공간부(CS)에는 후술할 위치유지돌기(211)가 삽입된다.
그리고 세로지지리브(121)의 영역에는 내부에 통공(113a, 123a)이 형성된 조립용 보스(123)가 마련되고, 가로지지리브(122)의 중앙부와 클램프 몸체(100)의 전방벽 및 후방벽(도 2 기준)에는 후술할 틈부식 방지부재(210)가 지지되도록 절개부(614, 624)가 형성된다. 조립용 보스(123)는 볼트의 체결을 위한 장소로 활용되고, 절개부(614, 624)는 틈부식 방지부재(210)의 외면 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 예컨대, 틈부식 방지부재(210)의 외면 형상이 원형, 사각형, 마름모형 형상인 경우 절개부(614, 624)도 원형, 사각형, 마름모형 형상으로 형성될 수 있다.
틈부식 방지부(200)는 튜브(T)의 외주면에 접촉되어 튜브(T)보다 먼저 부식됨으로써 튜브(T)의 틈새 부식을 방지하고 클램프 몸체(100)에 배치된 위치가 유지되는 것으로서, 튜브(T)와 한 쌍의 클램프 몸체(100) 사이에 배치되되 한 쌍의 클램프 몸체(100)에 배치된 위치를 유지시키는 위치유지돌기(211)가 마련된 틈부식 방지부재(210)를 포함한다.
틈부식 방지부(200)가 튜브(T)보다 먼저 부식되는 이유는, 빗물이나 공기 중의 수분과 같은 전해질이 존재하는 환경에서 이종 재질의 금속이 접촉하게 되면 두 금속 간 전위차에 의하여 전지가 형성되는데, 이때 상대적으로 활성이 큰(Active) 금속이 양극(Anode)이 되고, 활성이 작은 금속 또는 귀한(Noble) 금속이 음극(Cathode)이 된다. 양극은 전자를 주고 산화되어 부식이 발생하고 음극은 전자를 받고 환원되어 부식으로부터 보호된다. 이러한 원리를 이용하여 부식을 방지하는 것을 음극보호방식(Cathodic protection)이라고 한다. 이 때의 양극을 희생양극(Sacrificial anode)라고 한다. 본 발명에서 튜브(T)는 음극이 되고, 틈부식 방지부(200)는 희생 양극이 되어, 틈부식 방지부(200)가 튜브(T)보다 먼저 부식됨으로써, 튜브(T)를 부식으로부터 보호하게 되는 것이다.
따라서, 틈부식 방지부(200)는 튜브(T)보다 활성(부식성)이 큰 금속재질로 제작되어 튜브(T)보다 먼저 부식되도록 하는 것이 바람직하다.
틈부식 방지부(200)의 틈부식 방지부재(210)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 클램프 몸체(100) 중 제1 클램프 몸체(110)와 튜브(T) 사이에 배치되는 아크 형상의 제1 틈부식 방지단위부재(220)와, 양단부가 제1 틈부식 방지단위부재(220)의 양단부와 각각 이격되도록 제2 클램프 몸체(120)와 튜브(T) 사이에 배치되는 제2 틈부식 방지단위부재(230)를 포함한다.
본 실시 예에서 틈부식 방지부재(210)는 스테인레스 스틸 재질의 튜브(T)보다 활성이 큰 재질로 제작되어 튜브(T)보다 먼저 부식되도록 순수한 알루미늄(Al)을 포함하여 제작될 수도 있고, 알루미늄에 다른 금속, 예를 들어 주석(Sn), 인(In) 중 적어도 하나의 금속을 첨가한 알루미늄 합금을 포함하여 제작될 수도 있다.
또한 본 실시 예에서 틈부식 방지부재(210)는 아연, 아연 합금, 스테인레스 스틸보다 활성이 큰 탄소강 중 어느 하나의 재질로 제작될 수 있다.
나아가 본 실시 예에서 틈부식 방지부재(210)는 외부의 타 금속과의 충돌로 인해 발생되는 스파크(spark)를 방지하기 위해 그 길이(L1)가, 도 4에 도시된 바와 같이, 클램프 몸체(100)의 가로 길이(L2)보다 짧은 길이를 가질 수 있다.
구체적으로 틈부식 방지부재(210)를 전술한 알루미늄 재질과 같은 재질로 제작할 경우 금속 산화물과 알루미늄 간의 테르밋 반응(thermite reaction)에 의해서 틈부식 방지부재(210)에 철 등의 금속부재가 부딪힐 경우 스파크가 일어날 수 있다. 테르밋 반응이란, 알루미늄이 환원되는 반응이며, 알루미늄의 반응력(환원력)에 의한 발열반응이다. 테르밋 반응의 반응식은, Fe2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Fe 이다.
따라서 본 실시예와 같이 틈부식 방지부재(210)의 길이를 클램프 몸체(100)의 길이보다 짧게 하면 외부의 금속과 틈부식 방지부재(210)와의 충돌이 차단되므로 스파크의 발생이 방지된다.
그리고 틈부식 방지부재(210)의 제1 틈부식 방지단위부재(220)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 외면이 제1 클램프 몸체(110)의 절개부(114)에 지지되며, 제1 틈부식 방지단위부재(220)의 중앙 영역에는 제1 클램프 몸체(110)의 중앙 공간부(CS)로 삽입되는 제1 위치유지돌기(221)가 마련된다.
본 실시 예에서 제1 위치유지돌기(221)는, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 클램프 몸체(110)의 중앙 공간부(CS)에 삽입되어 제1 클램프 몸체(110)에 배치된 제1 틈부식 방지단위부재(220)의 위치를 유지시키는 역할을 하며, 부식으로부터 보호되도록 제1 틈부식 방지단위부재(220)의 중앙 영역에 마련될 수 있다. 실험 결과 틈부식 방지부재(210)의 부식은 틈부식 방지부재(210)의 양단부에서 시작되어서 중앙으로 전이되므로, 제1 위치유지돌기(221)를 제1 틈부식 방지단위부재(20)의 중앙 영역에 배치시키는 것이 제1 위치유지돌기(221)의 부식 방지면에서 더 효율적임을 알 수 있다.
이러한 제1 위치유지돌기(221)가 제1 클램프 몸체(100)의 복수의 세로지지리브(121) 및 가로지지리브(122)에 의해서 구획된 중앙 공간부(CS)에 삽입되면 세로지지리브(121) 및 가로지지리브(122)에 의해 유동이 제한되므로 제1 틈부식 방지단위부재(220)의 배치 위치가 유지된다.
한편 제1 위치유지돌기(221)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 환형 형상으로 형성될 수 있고, 제작의 편리성과 비용면에서 제1 틈부식 방지단위부재(220)에 일체로 마련될 수 있다.
또한 제1 위치유지돌기(221)는 제1 틈부식 방지단위부재(220)와 별도로 제작되어 제1 틈부식 방지단위부재(220)에 볼트 결합, 용접 결합 또는 끼워 맞춤 결합방식 중 어느 하나의 방식으로 결합될 수 있다.
틈부식 방지부재(210)의 제2 틈부식 방지단위부재(230)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 외면이 제2 클램프 몸체(120)의 절개부(124)에 지지되며, 제2 틈부식 방지단위부재(230)의 중앙 영역에는 제2 클램프 몸체(120)의 중앙 공간부(CS)로 삽입되는 제2 위치유지돌기(231)가 마련된다.
본 실시 예에서 제2 위치유지돌기(231)는 전술한 제1 위치유지돌기(221)와 동일한 기능을 하며, 제1 위치유지돌기(221)와 같이 환형 형상으로 형성될 수 있고, 제2 틈부식 방지단위부재(230)의 중앙 영역에 일체로 마련될 수 있다.
또한 제2 위치유지돌기(231)는 제1 위치유지돌기(221)와 같이 제2 틈부식 방지단위부재(230)에 볼트 결합, 용접 결합 또는 끼워 맞춤 결합 방식 중 어느 하나의 방식으로 결합될 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 튜브용 클램프의 사용 상태도이다.
본 실시 예에 따른 튜브용 클램프(1)는 고압의 오일 또는 고압의 가스가 이송되는 통로인 튜브(T)를 설치대상물인 플레이트(P)에 고정하기 위해서 사용되며, 이러한 튜브(T)는 상선, 군함, 어선을 비롯하여 시추선과 같은 특수 작업선에 사용될 수 있다.
도 6에 도시된 설치 대상물인 플레이트(P)는 편의상 도시된 하나의 예에 불과하며, 본 실시 예인 튜브용 클램프(1)가 고정될 장소는 반드시 도 6에 도시된 플레이트일 필요는 없으며, 선박의 내장패널이나 바닥패널 등에 고정될 수도 있다.
이러한 구성을 갖는 튜브용 클램프의 사용 방법에 대해 간략하게 설명하면 다음과 같다.
우선 클램핑 대상인 튜브(T)를 사이에 두고 한 쌍의 클램프 몸체(100)를 배치한다. 그리고 나서 한 쌍의 클램프 몸체(100)에 수용된 틈부식 방지부재(210)가 튜브(T)의 외주면을 둘러싸도록 하면서 한 쌍의 클램프 몸체(100)를 맞대어 배치한다. 이때 틈부식 방지부재(210)는 위치유지돌기(211)에 의해서 별도의 부재 없이도 한 쌍의 클램프 몸체(100)에서 미끄러지거나 이탈됨이 없이 한 쌍의 클램프 몸체(100)에 배치된 위치가 유지된다.
그러면 전술한 바와 같이 튜브(T)와 접촉되는 틈부식 방지부재(210)가 튜브(T)보다 활성이 큰 금속 재질로 제작되어 틈부식 방지부재(210)가 튜브(T)보다 먼저 부식됨으로써 튜브(T)의 부식이 방지된다.
다음으로, 한 쌍의 클램프 몸체(100)의 상부에 보강플레이트(300)를 배치하고, 볼트와 같은 체결부재(400)를 보강플레이트(300)의 통공(310), 한 쌍의 클램프 몸체(100)에 형성되는 통공들(113a, 123a)로 끼워 넣은 후 설치대상물인 플레이트(P)에 체결함으로써 손쉽게 완료된다. 플레이트(P)의 반대쪽에는 너트가 플레이트(P)를 관통한 체결부재(400)와 결합되어 클램프 몸체(100)를 더욱 견고하게 체결할 수 있다.
이와 같은 구조로서 튜브(T)를 클램핑하는 본 실시 예의 튜브용 클램프(1)에 따르면, 종래의 실시 예보다 단순한 구조를 가지고 현저한 비용의 증가 없이 튜브(T)에 틈새 부식이 발생되는 것을 감소시킬 수 있어 가격 경쟁력을 가질 수 있고, 튜브(T)의 라이프 타임을 증가시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 튜브용 클램프(1a)를 도시한 정면도이다.
본 실시 예에서는, 도 7에 도시된 바와 같이, 틈부식 방지부(200a) 즉 틈부식 방지부재(210a)의 위치유지돌기(211a)를 환형 형상이 아닌 핀 형상으로 형성한 점에서 전술한 실시예와 차이점이 있다.
본 실시 예와 같이 위치유지돌기(211a)를 핀 형상으로 하면 전술한 실시예보다 작은 크기의 위치유지돌기(211a)로 틈부식 방지부재(210a)의 배치된 위치를 유지할 수 있고, 형상도 환형 형상보다 단순하므로 가공이 간단하여 제조 비용을 감소할 수 있는 이점이 있다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 튜브용 클램프를 도시한 사시도이고, 도 9는 도 8에 도시된 튜브용 클램프의 분해 사시도이고, 도 10은 도 8의 X-X선에 따른 단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 튜브용 클램프(500)는, 작업유체가 유동되는 튜브(T, tube)를 사이에 두고 상호 조립되는 한 쌍의 클램프 몸체(600)와, 튜브(T)의 외주면을 둘러싸도록 튜브(T)와 한 쌍의 클램프 몸체(600) 사이에 배치되는 틈부식 방지부(700)를 포함한다.
한 쌍의 클램프 몸체(600)는 튜브(T)를 클램핑하기 위하여 사용되는 것으로 튜브(T)와는 다른 재질로 제작될 수 있다. 구체적으로, 튜브(T)는 내부로 고압의 오일 또는 가스 등의 작업유체가 유동되면서 원거리까지 이송되어야 하기 때문에 내부식성과 강도가 우수한 스테인레스 스틸(stainless steel)이나 스테인레스 스틸 계열의 합금으로 제작된다.
이에 비해 한 쌍의 클램프 몸체(600)는 비용을 고려하여 튜브(T)와는 달리 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 예컨대 테프론 혹은 테프론을 함유한 복합 합성수지 재질, 플라스틱 또는 글라스 화이버(glass fiber)가 함유된 테프론 재질로 제작될 수 있다.
한편 한 쌍의 클램프 몸체(600)는, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 서로 대응되는 형상으로 형성되는 제1 클램프 몸체(610)와 제2 클램프 몸체(620)를 포함한다.
본 실시 예에서 제1 클램프 몸체(610) 및 제2 클램프 몸체(620)에는 복수의 세로지지리브(621) 및 가로지지리브(622)에 의해서 구획된 공간부(OS, CS)가 형성된다. 구체적으로 도 9에 도시된 제2 클램프 몸체(620)를 기준으로 설명하면, 한 쌍의 세로지지리브(621)와 제2 클램프 몸체(620)의 테두리 사이의 공간에는 각각 외측 공간부(OS)가 형성되고, 한 쌍의 세로지지리브(621) 사이의 내측 공간에는 복수의 가로지지리브(622)에 의해서 복수의 중앙 공간부(CS)가 형성된다.
이 외측 공간부(OS) 및 중앙 공간부(CS)는 클램프 몸체(600)의 중량을 가볍게 하면서도 재료비를 절감하는 역할을 하고, 중앙 공간부(CS)는 후술할 접촉유지부재(720)가 수용될 공간(도 9 참조)을 제공한다.
그리고 세로지지리브(621)의 영역에는 내부에 통공(613a, 623a)이 형성된 조립용 보스(623)가 마련되고, 가로지지리브(622)의 중앙부와 클램프 몸체(600)의 전방벽 및 후방벽(도 9 기준)에는 후술할 틈부식 방지부재(710)가 지지되도록 절개부(614, 624)가 형성된다. 조립용 보스(623)는 볼트의 체결을 위한 장소로 활용되고, 절개부(614, 624)는 틈부식 방지부재(710)의 외면 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 예컨대, 틈부식 방지부재(710)의 외면 형상이 원형, 사각형, 마름모형 형상인 경우 절개부(614, 624)도 원형, 사각형, 마름모형 형상으로 형성될 수 있다.
틈부식 방지부(700)는 튜브(T)의 외주면에 접촉되어 튜브(T)보다 먼저 부식됨으로써 튜브(T)의 틈새 부식을 방지하는 것으로서, 튜브(T)와 한 쌍의 클램프 몸체(600) 사이에 배치되는 틈부식 방지부재(710)와, 틈부식 방지부재(710)와 한 쌍의 클램프 몸체(600) 사이에 배치되어 틈부식 방지부재(710)가 튜브(T)에 대한 접촉력을 유지하도록 틈부식 방지부재(710)에 탄성력을 부여하는 접촉유지부재(720)를 포함한다.
틈부식 방지부(700)의 틈부식 방지부재(710)는, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 클램프 몸체(600) 중 제1 클램프 몸체(610)와 튜브(T) 사이에 배치되되 외면이 제1 클램프 몸체(610)의 절개부(614)에 지지되는 아크 형상의 제1 틈부식 방지단위부재(711)와, 양단부가 제1 틈부식 방지단위부재(711)의 양단부와 각각 이격되도록 제2 클램프 몸체(620)와 튜브(T) 사이에 배치되되 외면이 제2 클램프 몸체(620)의 절개부(624)에 지지되는 제2 틈부식 방지단위부재(712)를 포함한다.
본 실시 예에서 틈부식 방지부재(710)는 스테인레스 스틸 재질의 튜브(T)보다 활성이 큰 재질로 제작되어 튜브(T)보다 먼저 부식되도록 순수한 알루미늄(Al)을 포함하여 제작될 수도 있고, 알루미늄에 다른 금속, 예를 들어 주석(Sn), 인(In) 중 적어도 하나의 금속을 첨가한 알루미늄 합금을 포함하여 제작될 수도 있다.
또한, 본 실시 예에서 틈부식 방지부재(710)는 튜브(T)보다 활성이 큰 금속 재질로 제작되면 되므로, 틈부식 방지부재(710)는 아연, 아연 합금, 스테인레스 스틸보다 활성이 큰 탄소강 중 어느 하나의 재질로 제작될 수 있다.
틈부식 방지부(700)의 접촉유지부재(720)는, 한 쌍의 클램프 몸체(600)와 다른 재질인 고무 재질로 제작되어 틈부식 방지부재(710)가 부식되어 튜브(T)와 접촉력이 떨어질 경우 틈부식 방지부재(710)가 튜브(T)에 대한 접촉력을 유지하도록 틈부식 방지부재(710)에 탄성력을 부여하는 역할을 한다.
본 실시 예에서 접촉유지부재(720)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 틈부식 방지부재(710)의 상하측 양측에 배치될 수 있고, 한 쌍의 클램프 몸체(600)에 각각 형성되는 중앙 공간부(CS)에 끼워 맞춤 방식으로 고정될 수 있다.
또한, 접촉유지부재(720)는 틈부식 방지부재(710)의 사이즈에 따라 한 쌍의 클램프 몸체(600)의 중앙 공간부(CS) 모두에 채워지도록 배치(도 10 참조)될 수 있고, 특정 중앙 공간부(CS)에만 채워지도록 배치(도 9 참조)될 수도 있다.
한편 틈부식 방지부재(710)와 접촉되는 면의 접촉유지부재(720)에는 틈부식 방지부재(710)의 지지력을 향상시키기 위해서 틈부식 방지부재(710)의 외면과 대응되도록 표면으로부터 함몰형성되는 지지홈(721)이 마련된다.
도 11은 틈새 부식을 방지하기 위하여 다양한 방법으로 실험한 결과를 나타낸 표이다.
본 실험에 사용된 방법은 튜브의 외주면에 PVC 재질의 시스(sheath)를 씌워 튜브 표면의 수분 접촉을 차단하는 방법, 전술한 PVC 재질의 시스를 씌운 후 본딩(bondng)하는 방법, 튜브의 외주면에 보호용 테이프를 테이핑하는 방법과, 튜브를 알루미늄 재질로 제작된 클램프로 클램핑하는 방법 등이다.
본 실험은 ASTM G48 Metho F에 준하는 6% 염화 제2철(Ferric chloride) 용액, 1% 염산(HCl) 용액에서 수행되었고, 본 실험에 사용된 튜브는 스테인레스 스틸 재질로 제작되었고, 10mm의 외경을 가지며, 5℃의 환경하에서 72시간 동안 실험되었다.
실험한 결과, 튜브를 알루미늄 재질로 제작된 클램프로 클랭핑하는 방법을 제외하고는 틈새 부식이 발생되었다. 튜브를 PVC 재질의 시스로 씌우거나 본딩하는 방법은 시스의 양단부에서 틈새 부식이 발생되었고, 튜브를 테이핑하는 방법은 테이프의 양단부에서 틈새 부식이 발생되었다.
또한 틈새 부식의 발생에 의한 무게 감소(weight loss)도, 도 12의 표에 나타난 바와 같이, 튜브를 알루미늄 재질의 클램프로 클랭핑하는 방법이 무게 감소가 거의 없어 다른 방법과 현저하게 차이가 나는 것을 알 수 있다.
도 12는 도 8에 도시된 튜브용 클램프의 사용 상태도이다.
본 실시 예에 따른 튜브용 클램프(500)는 고압의 오일 또는 고압의 가스가 이송되는 통로인 튜브(T)를 설치대상물인 플레이트(P)에 고정하기 위해서 사용되며, 이러한 튜브(T)는 상선, 군함, 어선을 비롯하여 시추선과 같은 특수 작업선에 사용될 수 있다.
도 12에 도시된 설치 대상물인 플레이트(P)는 편의상 도시된 하나의 예에 불과하며, 본 실시 예인 튜브용 클램프(500)가 고정될 장소는 반드시 도 12에 도시된 플레이트일 필요는 없으며, 선박의 내장패널이나 바닥패널 등에 고정될 수도 있다.
이러한 구성을 갖는 튜브용 클램프의 사용 방법에 대해 간략하게 설명하면 다음과 같다.
우선 클램핑 대상인 튜브(T)를 사이에 두고 한 쌍의 클램프 몸체(600)를 배치한다. 그리고 나서 한 쌍의 클램프 몸체(600)에 수용된 틈부식 방지부재(710)가 튜브(T)의 외주면을 둘러싸도록 하면서 한 쌍의 클램프 몸체(600)를 맞대어 배치한다.
그러면 전술한 바와 같이 튜브(T)와 접촉되는 틈부식 방지부재(710)가 튜브(T)보다 활성이 큰 금속 재질로 제작되어 틈부식 방지부재(710)가 튜브(T)보다 먼저 부식됨으로써 튜브(T)의 부식이 방지된다.
다음으로, 한 쌍의 클램프 몸체(600)의 상부에 보강플레이트(800)를 배치하고, 볼트와 같은 체결부재(900)를 보강플레이트(800)의 통공(810), 한 쌍의 클램프 몸체(600)에 형성되는 통공들(613a, 623a)로 끼워 넣은 후 설치대상물인 플레이트(P)에 체결함으로써 손쉽게 완료된다.
이와 같은 구조로서 튜브(T)를 클램핑하는 본 실시 예의 튜브용 클램프(500)에 따르면, 종래의 실시 예보다 단순한 구조를 가지고 현저한 비용의 증가 없이 튜브(T)에 틈새 부식이 발생되는 것을 감소시킬 수 있어 튜브(T)의 라이프 타임을 증가시킬 수 있다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 튜브용 클램프(500a)를 도시한 분해 사시도이다.
전술한 실시예의 경우, 접촉유지부재(720)가 고무 재질로 제작되었다. 하지만, 도 13에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에서 접촉유지부재(720a)는 전술한 고무 재질의 접촉유지부재(700)보다 저렴하면서도 동일한 탄성력을 부여할 수 있는 압축 코일 스프링(720a)일 수 있다.
도 14는 본 발명의 제5 실시예에 따른 튜브용 클램프(500b)를 도시한 정면도이다.
본 실시 예에서는, 도 14에 도시된 바와 같이, 틈부식 방지부재(710a)를 아크 형상이 아닌 바아(bar) 형상으로 형성한 점에서 전술한 실시예와 차이점이 있다.
본 실시 예에서 틈부식 방지부재(710a)는 튜브(T)를 둘러싸되 상호 간에 이격 배치되는 바아 형상의 복수의 바아 틈부식 방지단위부재(711a)를 포함한다. 본 실시 예와 같이 틈부식 방지부재(710a)를 바아 형상으로 하면 전술한 실시예보다 작은 크기의 틈부식 방지부재(710a)로 튜브(T)의 부식을 방지할 수 있으므로 제조 단가가 줄어드는 이점이 있다.
한편, 본 실시 예에서 접촉유지부재(미도시)는 전술한 고무 재질로 제작된 접촉유지부재(720, 도 2 참조)를 사용할 수도 있고, 압축 코일 스프링인 접촉유지부재(720a, 도 6 참조)를 사용할 수도 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1, 1a, 500, 500a, 500b : 튜브용 클램프
100,600 : 클램프 몸체 110,610 : 제1 클램프 몸체
120,620 : 제2 클램프 몸체 200,700 : 틈부식 방지부
210,710 : 틈부식 방지부재 211 : 위치유지돌기
220,711 : 제1 틈부식 방지단위부재
230,712 : 제2 틈부식 방지단위부재
300, 800 : 보강플레이트 400, 900 : 체결부재
720 : 접속유지부재 CS : 중앙 공간부
OS : 외측 공간부 P : 플레이트
T : 튜브

Claims (14)

  1. 작업유체가 유동되는 튜브(tube)를 사이에 두고 상호 조립되는 한 쌍의 클램프 몸체; 및
    상기 튜브의 외주면을 둘러싸도록 상기 튜브와 상기 한 쌍의 클램프 몸체 사이에 배치되되 상기 튜브보다 부식성이 큰 금속재질로 제작되어 상기 튜브보다 먼저 부식됨으로써 상기 튜브의 부식을 방지하는 틈부식 방지부를 포함하는 튜브용 클램프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 틈부식 방지부는,
    상기 튜브와 상기 한 쌍의 클램프 몸체 사이에 배치되되 상기 한 쌍의 클램프 몸체에 배치된 위치를 유지시키는 위치유지돌기가 마련된 틈부식 방지부재를 포함하는 튜브용 클램프.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 클램프 몸체에는 복수의 세로지지리브 및 복수의 가로지지리브에 의해서 구획되는 공간부가 형성되며,
    상기 틈부식 방지부재는,
    상기 한 쌍의 클램프 몸체 중 어느 하나의 클램프 몸체와 상기 튜브 사이에 배치되되 상기 어느 하나의 클램프 몸체 방향으로 돌출 형성되어 상기 어느 하나의 클램프 몸체의 상기 공간부에 삽입되는 제1 위치유지돌기가 마련된 아크 형상의 제1 틈부식 방지단위부재; 및
    양단부가 상기 제1 틈부식 방지단위부재의 양단부와 각각 이격되도록 상기 한 쌍의 클램프 몸체 중 다른 하나의 클램프 몸체와 상기 튜브 사이에 배치되되 상기 다른 하나의 클램프 몸체 방향으로 돌출 형성되어 상기 다른 하나의 클램프 몸체의 상기 공간부에 삽입되는 제2 위치유지돌기가 마련된 제2 틈부식 방지단위부재를 포함하는 튜브용 클램프.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 틈부식 방지부재는 외부의 타 금속과의 충돌로 인해 발생되는 스파크(spark)를 방지하기 위해 상기 클램프 몸체의 가로 길이보다 짧은 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 튜브용 클램프.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 위치유지돌기는 상기 틈부식 방지부재와 일체로 마련되되 상기 틈부식 방지부재의 중앙 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 튜브용 클램프.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 위치유지돌기는 환형 형상 및 핀 형상 중 어느 하나의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 튜브용 클램프.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 틈부식 방지부는, 알루미늄, 알루미늄 합금, 아연, 아연 합금 및 탄소강 중 선택된 어느 하나를 포함하는 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 튜브용 클램프.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 클램프 몸체를 상호 체결시키는 하나 이상의 체결부재; 및
    상기 체결부재의 가압력을 지지하기 위하여 상기 한 쌍의 클램프 몸체의 일측에 배치되는 보강플레이트를 더 포함하는 튜브용 클램프.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 틈부식 방지부는,
    상기 튜브와 상기 한 쌍의 클램프 몸체 사이에 배치되는 틈부식 방지부재; 및
    상기 틈부식 방지부재와 상기 한 쌍의 클램프 몸체 사이에 배치되어 상기 틈부식 방지부재가 상기 튜브에 대한 접촉을 유지하도록 상기 틈부식 방지부재에 탄성력을 부여하는 접촉유지부재를 포함하는 튜브용 클램프.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 접촉유지부재는, 고무 재질로 제작되며, 상기 틈부식 방지부재와 접촉되는 면이 상기 틈부식 방지부재의 외면과 대응되도록 표면으로부터 함몰형성되는 지지홈이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 튜브용 클램프.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 접촉유지부재는 일측이 상기 한 쌍의 클램프 몸체에 접촉되고 타측이 상기 틈부식 방지부재에 접촉되는 압축 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 튜브용 클램프.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 틈부식 방지부재는,
    상기 한 쌍의 클램프 몸체 중 어느 하나의 클램프 몸체와 상기 튜브 사이에 배치되는 아크 형상의 제1 틈부식 방지단위부재; 및
    양단부가 상기 제1 틈부식 방지단위부재의 양단부와 각각 이격되도록 상기 한 쌍의 클램프 몸체 중 다른 하나의 클램프 몸체와 상기 튜브 사이에 배치되는 제2 틈부식 방지단위부재를 포함하는 튜브용 클램프.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 틈부식 방지부재는, 상기 튜브를 둘러싸되 상호 간에 이격 배치되는 바아(bar) 형상의 복수의 바아 틈부식 방지단위부재를 포함하는 튜브용 클램프.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 틈부식 방지부재는, 알루미늄, 알루미늄 합금, 아연, 아연 합금 및 탄소강 중 선택된 어느 하나를 포함하는 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 튜브용 클램프.
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