KR20130030347A - 주름관형 비금속 익스펜션 조인트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주름관형 비금속 익스펜션 조인트에 관한 것이다.
본 발명의 주름관형 비금속 익스펜션 조인트는 신장효과를 극대화하기 위한 주름관 형태로 성형한 무기단열재를 내부단열층으로 하고, 내열성과 신장성이 있는 실리콘 수지를 외부보강층으로 구성된다.
이에 따라, 600℃ 이상의 고온에서도 관의 신장되는 변위량을 흡수할 수 있을 뿐만 아니라 비금속 재질로서 단열성이 뛰어나며, 파손의 위험성이 적어 화재나 안전사고의 발생을 방지할 수 있게 된다.

Description

주름관형 비금속 익스펜션 조인트{A non-metallic expansion joint}

본 발명은 주름관용 비금속 익스펜션 조인트에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 산업체에서 사용되는 보일러 또는 발열체의 배기 파이프의 신축이음에 설치되어 기계적 물리적 변형으로 인한 보호는 물론 높은 단열성과 내열성을 갖는 동시에 압축 신장 등의 변위량을 보다 많이 흡수하여 내구성을 높일 수 있는 주름관형 비금속 익스펜션 조인트에 관한 것이다.

일반적으로 산업체에 사용되는 보일러 또는 발열체와 같이 고온의 열을 발생시키는 배기 파이프에는 열에 의한 관의 팽창 및 수축으로 인해 발생되는 응력을 적당히 흡수해서 관의 축방향 변형력을 일으키지 않도록 신축이음이 형성되고, 상기 신축이음부에는 금속 재질의 익스펜션 조인트가 설치되고 있다.

이러한 금속 재질의 익스펜션 조인트의 경우 설치공간의 협소한 짧은 거리에서 많은 변위량을 흡수할 경우 소재의 피로누적으로 파손의 위험이 있으며, 이는 내부가스의 유출로 인한 대형 사고를 발생시키는 주요한 원인이 되고 있다.

따라서, 짧은 공간 내에서도 높은 신축성을 갖기 위한 방안으로 자바라 형상의 익스펜션 조인트가 개발되었으며, 일례로서 "익스펜션 조인트"(한국 등록실용신안공보 제20-0203763호, 특허문헌 1) 3페이지 도 1에는 원통형상의 하우징 내부에 자바라형상의 신축관체가 구비되고, 이 신축관체의 양단에는 외부의 금속파이프가 연결되는 연결관이 구비된 익스펜션 조인트가 소개되어 있다.

도 1은 종래 자바라형의 익스펜션 조인트를 나타낸 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이 원통형상의 하우징(5) 내부에 자바라형상의 신축관체(4)가 구비되고, 상기 신축관체(4)의 양단에는 외부의 금속파이프(1)가 연결되는 연결관(3)이 구비되어 이루어지며, 이러한 익스펜션 조인트는 상기 연결관(3)의 플랜지부(2)를 통해 배관라인의 금속파이프(1)에 연결설치된다.

상기와 같은 자바라형 익스펜션 조인트는 금속파이프(1)가 온도변화에 따라 신축변형되더라도 자바라형의 신축관체(4)가 그 길이변화에 따른 변위량을 흡수하여 금속파이프(1)가 파손되는 것이 방지하도록 설계되어 있다.

한편, 상기와 같은 익스펜션 조인트가 사용되는 배기 시스템에서는 외부로 방출되는 열을 감소시키는 것은 바로 에너지 소모량 감소 측면 뿐만 아니라, 화재 및 안전사고의 방지에 직결되므로 배기 파이프 및 익스펜션 조인트의 단열을 유지시키는 것은 매우 중요한 요소이다.

이와 같은 중요성에 기인하여 근래에는 금속 익스펜션 조인트 내부에 단열재를 충진시켜 방출되는 열을 최소화하기는 하나, 이 경우 단열재를 익스펜션 조인트의 제한된 내부공간에 채워 넣어 압축시킴에 따라 평상시에는 그 형상과 기능을 유지하지만, 고열로 인한 익스펜션 조인트의 신축팽창시에는 단열재가 충진되지 않은 빈 공간의 발생으로 단열효과가 급격히 떨어지는 문제점이 있었다.

이러한 문제점은 금속 재질을 사용함에 따라 발생되는 것으로 판단하여, 최근에는 유리섬유를 평조직으로 직조하고 테프론 코팅한 후, 상기 코팅면에 다시 내산성 수지로 라미네이팅한 다음 몰드와 프레스로 성형하여 제조된 비금속성 익스펜션 조인트가 개발된 바 있다.

그러나, 지금까지 개발된 비금속 익스펜션조인트의 경우 아직까지 충분한 단열성 및 내열성, 내구성 조건을 만족시키지 못하고 있는 실정이다.

또한, 지금까지 출시된 비금속 익스펜션조인트는 내부와 외부에 자바라 주름관 형태를 유지하기 위하여 링을 삽입하고 있는 것이 대부분이기 때문에. 연결 배관의 중간에 설치된 주름관의 파손시 배관을 절단하거나 반으로 분할하여 연결을 하여야 하며, 이와 같이 배관을 절단할 경우 배관 내부 유체의 처리가 불가능하고, 분할을 할 경우에도 링의 절단에 의한 형태의 형상의 유지가 되지 않으므로 현장 조립이 불가능하고, 유지보수가 용이하지 않다는 문제점이 있었다.

KR 20-0203763 (2000.09.07)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 종래 제품과 비교하여 보다 높은 단열성과 내열성을 갖도록 함과 동시에 압축 신장등의 변위량을 보다 많이 흡수하여 내구성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 현장에서 즉시 조립 또는 보수할 수 있는 주름관형 비금속 익스펜션 조인트를 제공하려는 것이다.

본 발명의 주름관형 비금속 익스펜션 조인트는 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 단열성을 갖는 무기질 재질로 이루어져 있고, 주름관 형상으로 형성되어 있으며, 단면의 형태가 중심을 기준으로 다수 개로 분할된 형상을 취하는 내부단열층(10)과; 상기 내부단열층(10)의 외주면을 감싸고 있되, 내부단열층(10) 외주면에 실리콘 수지가 도포되어 형성된 외부보강층(20);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 내부단열층(10)은 유리섬유(Glass fiber), 실리카(Silica), 바잘트(Basalt), 세라믹(Ceramic) 중에 선택된 하나가 포함되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

또, 상기 내부단열층(10)은, 몰드와 프레스를 이용한 성형방법, 니들링하여 주름관의 형태로 성형하는 방법, 스테인레스 메쉬를 주름관의 형태로 제작하고 내부에 무기단열재를 삽입하여 성형하는 방법 중에 선택된 어느 한 가지 방법에 의해 성형된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외부보강층(20)은, 실리콘 수지를 도포하는 과정에서 유리섬유(Glass fiber), 실리카 섬유(Silica Fiber), 바잘트 섬유(Basalt Fiber), 아라미드(Aramid) 중에 선택된 하나 이상의 무기섬유 또는 내열섬유를 반복하여 2 ~ 5겹으로 감싸고 가열 경화하여 형성된 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 내부단열층(10)과 외부보강층(20)은 스티칭(stitching) 또는 퀼팅(quilting) 방법에 의해 연결된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 내부단열층(10)과 외부보강층(20)은 유리섬유, 바잘트, 실리카, 아라미드, 스테인레스 와이어 중에 선택된 어느 하나의 결합사에 의해 스티칭(stitching) 또는 퀼팅(quilting)되어 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 신장효과를 극대화하기 위해 주름관 형태로 성형한 무기단열재를 내부층으로 형성하고, 내열성과 신장성이 있는 실리콘 수지를 외부층으로 구성함에 따라 500℃ 이상의 고안에서도 관의 신장되는 변위량을 흡수할 수 있을 뿐만 아니라, 비금속 재질로서 단열성이 뛰어나며, 현장에서 즉시 조립 및 보수할 수 있어 작업성 및 유지 보수가 용이하다.

도 1은 종래의 자바라형 익스펜션 조인트를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 주름관형 비금속 익스펜션 조인트의 내부단열층을 나타낸 분해사시도.
도 3은 도 2의 내부단열층을 나타낸 사시도.
도 4는 도 3의 내부단열층의 외부로 외부보강층이 형성된 상태를 나타낸 부분절단 사시도.
도 5는 본 발명의 주름관형 비금속 익스펜션 조인트의 일 실시예를 나타낸 단면도.

이하에서는 본 발명에 대하여 보다 첨부된 도면을 통해 보다 상세하게 설명하기로 하나, 본 발명이 상기 도면에 도시된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 익스펜션 조인트 제조방법을 설명하기 위한 분해사시도 및 사시도이고, 도 5는 본 발명의 익스펜션 조인트를 나타낸 단면도이다.

도 2 내지 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 주름관형 비금속 익스펜션 조인트는 내부단열층(10)과 외부보강층(20)으로 구성되어 있다.

도시된 바와 같이 내부단열층(10)은 주름관(Bellows) 형태로 성형되며, 단면 형상은 중심을 기준으로 다수 개로 분할된 형상 즉, 횡방향으로 적어도 둘 이상이 분할된 형상을 취한다.

이러한 내부단열층(10)은 단열성을 갖는 무기질의 재질로 이루어져 있다.

그 예로는 유리섬유(Glass fiber), 실리카(Silica Fiber), 바잘트(Basalt Fiber), 세라믹(Ceramic Fiber) 등이 있다.

이러한 내부단열층(10)을 제조하는 방법으로 무기단열재인 유리섬유(Glass fiber), 실리카(Silica Fiber), 바잘트(Basalt Fiber), 세라믹(Ceramic Fiber) 중에 선택된 하나 이상의 재질의 브랑켓(Blanket)을 몰드와 프레스를 이용한 성형방법, 니들링하여 주름관의 형태로 성형하는 방법, 스테인레스메쉬를 주름관의 형태로 제작하고 내부에 무기단열재를 삽입하여 성형하는 방법 등을 이용하여 주름관 형태로 성형할 수 있다.

이때, 다수 개로 분할된 형상을 취하는 방법은 상기와 같은 성형과정에서 다수 개의 분할된 조각(10a, 10b)을 성형한 후 서로 맞대는 방법 또는 성형 후에 절단공정을 별도로 진행하여 다수 개의 분할된 조각(10a, 10b)으로 제작할 수 있다.

예를 들어, 적용하고자 하는 파이프의 크기에 따라 그 규격에 적합한 몰드나 지그를 제작하여 성형하게 되는데, 이때 내부 몰드와 외부 몰드를 별도로 하되, 모든 몰드는 분할되어 성형 후 쉽게 분리될 수 있는 몰드로 설계되어 분할 제작된 낱개의 분할된 조각(10a,10b)이 현장에서 서로 조립될 수 있도록 할 수 있다.

본 발명에서 외부단열층은 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 상기 내부단열층(10)의 외주면을 감싸고 있되, 내부단열층(10) 외주면에 실리콘 수지가 도포되어 형성되어 있다.

이처럼 외부보강층(20)은 내부단열층(10)을 구성하는 분할된 조각(10a, 10b)을 서로 맞대어 원통형으로 형성한 상태에서 그 외주면에 내열성 수지인 실리콘 수지를 골고루 도포한 후 경화시켜 형성된다.

이때, 실리콘 수지는 이액형인 것을 사용하게 되며, 둘 이상 분활된 내부단열층(10)을 현장에서 시공하기 전에 파이프나 지그(jig)를 이용하여 하나의 형태로 결합한 다음 실리콘 수지를 도포 및 경화하여 외부보강층(20)을 형성하게 된다.

상기와 같이 외부보강층(20)을 구성함에 있어서 외부보강층(20)의 내열성과 강도를 증가시키기 위하여 유리섬유(Glass fiber), 실리카 섬유(Silica Fiber), 바잘트 섬유(Basalt Fiber), 아라미드(Aramid) 중에 선택된 하나 이상의 무기섬유 또는 내열섬유를 실리콘 수지와 반복하여 2 ~ 5겹으로 감싸고 열풍기로 가열 경화하여 형성할 수 있다.

즉, 실리콘 수지를 한겹 도포한 후 상기 섬유로 실리콘 수지를 감싸는 과정을 2 ~ 5회 실시함으로써 외부보강층(20)의 내열성과 강도를 증가시키는 것이다.

한편, 상기와 같이 구성된 본 발명의 주름관형 비금속 익스펜션 조인트는 내부단열층(10)과 외부보강층(20)이 실리콘 수지의 결합력에 의해 서로 일체화되어 결합되어 있으나, 고온과 저온을 반복하는 외부 환경에 노출될 경우 외부보강층(20)이 박리되는 현상이 발생할 수 있다.

이러한 문제점을 방지하기 위한 방법으로, 내부단열층(10) 외측에 외부보강층(20)을 도포함에 있어서 내부단열층(10)과 외부보강층(20)을 스티칭(stitching) 또는 퀼팅(quilting) 방법에 의해 연결함으로써 내부단열층(10)과 외부보강층(20)이 견고하게 결합되도록 구성할 수 있다.

이때, 사용되는 결합사(thread)은 유리섬유, 바잘트, 실리카, 아라미드, 스테인레스 와이어 중에 선택하여 사용할 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 주름관형 비금속 익스펜션 조인트는 고온의 열로 인한 배관과 덕트의 신축으로 인한 기계적 물리적 변형을 방지하고 변형 후 보정이 가능하도록 한 기본기능에 충실하면서도, 무기단열재를 이용한 비금속 재질임과 동시에 그 형상을 주름관 형태로 제조하여, 종래 금속 재질보다 높은 단열성 및 신장성을 보장하여, 에너지 감소 및 화재나 안전사고의 발생을 방지할 수 있다.

아울러, 본 발명은 적어도 둘 이상으로 분할된 내부단열층(10)을 현장에서 지그(jig) 등을 이용하여 하나의 형태로 조립 후 바로 실리콘 수지 및 무기섬유를 도포하여 외부보강층(20)을 형성함으로써 작업성이 좋고, 주름관 형태를 유지하기 위한 링이나 기타 보조 수단이 없어 추후 파손된 부분을 보수할 경우에도 파손된 내부단열층(10)만 제거하고 새로운 내부단열층(10)을 조립 후 외부보강층(20) 형성함으로써 유지보수가 매우 용이해지게 된다.

본 발명에 따른 주름관형 비금속 익스펜션 조인트는 산업체에서 사용되는 보일러 또는 발열체의 파이프의 신축이음은 물론, 가정용 보일러 등 온도 변화가 활발히 발생하는 관로의 신축이음에 적용되어 사용될 수 있다 할 것이다.

10 : 내부단열층
10a, 10b : 분할된 조각
20 : 외부보강층

Claims (6)

1. 주름관형 비금속 익스펜션 조인트에 있어서,
   단열성을 갖는 무기질 재질로 이루어져 있고, 주름관 형상으로 형성되어 있으며, 단면의 형태가 중심을 기준으로 다수 개로 분할된 형상을 취하는 내부단열층(10)과;
   상기 내부단열층(10)의 외주면을 감싸고 있되, 내부단열층(10) 외주면에 실리콘 수지가 도포되어 형성된 외부보강층(20);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는,
   주름관형 비금속 익스펜션 조인트.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 내부단열층(10)은 유리섬유(Glass fiber), 실리카(Silica), 바잘트(Basalt), 세라믹(Ceramic) 중에 선택된 하나가 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는,
   주름관형 비금속 익스펜션 조인트.
   
3. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 내부단열층(10)은,
   몰드와 프레스를 이용한 성형방법, 니들링하여 주름관의 형태로 성형하는 방법, 스테인레스 메쉬를 주름관의 형태로 제작하고 내부에 무기단열재를 삽입하여 성형하는 방법 중에 선택된 어느 한 가지 방법에 의해 성형된 것을 특징으로 하는,
   주름관형 비금속 익스펜션 조인트.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 외부보강층(20)은,
   실리콘 수지를 도포하는 과정에서 유리섬유(Glass fiber), 실리카 섬유(Silica Fiber), 바잘트 섬유(Basalt Fiber), 아라미드(Aramid) 중에 선택된 하나 이상의 무기섬유 또는 내열섬유를 반복하여 2 ~ 5겹으로 감싸고 가열 경화하여 형성된 것을 특징으로 하는,
   주름관형 비금속 익스펜션 조인트.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 내부단열층(10)과 외부보강층(20)은 스티칭(stitching) 또는 퀼팅(quilting) 방법에 의해 연결된 것을 특징으로 하는,
   주름관형 비금속 익스펜션 조인트.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 내부단열층(10)과 외부보강층(20)은 유리섬유, 바잘트, 실리카, 아라미드, 스테인레스 와이어 중에 선택된 어느 하나의 결합사에 의해 스티칭(stitching) 또는 퀼팅(quilting)되어 결합되는 것을 특징으로 하는,
   주름관형 비금속 익스펜션 조인트.

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