KR20130062732A - 강관 연결용 슬리브 및 이를 이용하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외경이 강관의 내경과 실질적으로 동일하게 형성되며, 내부가 중공인 원통형의 몸체부를 포함하며, 몸체부의 양 단 중 적어도 일 단은 몸체부의 선단에서 내측을 향하여 테이퍼진 경사면을 포함하는 강관 연결용 슬리브와 이를 이용한 강관 연결 방법에 관한 것이다

Description

강관 연결용 슬리브 및 이를 이용하는 방법{Sleeve for connecting pipes and using method thereof}

본 발명은 강관연결 슬리브 및 이를 이용하는 방법에 관한 것이다.

선박의 해수 배관용 또는 수돗물 배관용으로 사용되는 강관은 내면이 부식되는 것을 방지하기 위해 코팅일 이루어질 수 있다. 이와 같은 강관은 복수개가 연결되어 해수 또는 수돗물을 원하는 장소까지 공급할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 복수의 강관이 연결되는 상태를 개략적으로 나타낸 모식도이다.

도 1a에 도시된 바와 같이 복수의 강관(1,2)을 연결하는 배관 작업 중에 강관(1,2)의 진행 방향에 장애물(B)이 발생하면, 강관(1,2)은 장애물(B)을 피해서 설치되어야 한다. 예컨대, 장애물(B)을 피하기 위해서는, 도 1b에 도시된 바와 같이 엘보관들(3,4)을 매개로 제1 강관(1)과 제2 강관(2)을 연결할 수 있다.

제1, 강관(1,2)과 엘보관들(3, 4)을 연결할 때는 이들간의 유체적 연결을 해하지 않으면서, 이들 내부를 흐르는 유체, 예컨대 수돗물이나 해수에 의하여 내부가 부식되는 것을 방지하는 것이 필요하다.

등록번호 제10-0536427호

본 발명의 일 실시예들은, 강관 연결용 슬리브 및 이를 이용하여 강관을 연결하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 강관 연결용 슬리브로서, 외경이 상기 강관의 내경과 실질적으로 동일하게 형성되며, 내부가 중공인 원통형의 몸체부;를 포함하며, 상기 몸체부의 양 단 중 적어도 일 단은 상기 몸체부의 선단에서 내측을 향하여 테이퍼진 경사면을 포함하는, 강관 연결용 슬리브 및 이를 이용하는 방법, 예컨대 강관 연결 방법을 제공한다.

상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 슬리브의 단부가 테이퍼진 경사면을 포함함으로써 강관의 내부를 흐르는 유체의 흐름을 방해하지 않을 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 슬리브를 이용하여 관을 연결할 수 있으므로, 다수의 강관을 연결하는 배관 작업시, 예컨대 장애물이 나타나거나 지관을 연결해야 하는 현장의 돌발 상황에도 비교적 간단한 작업을 통해 능동적으로 대처할 수 있다.

그리고, 합성수지로 코팅된 강관을 코팅 부분을 손상시키지 않고 연결할 수 있다.

그리고, 슬리브와 강관의 접착을 용이하게 수행되므로 슬리브가 강관으로부터의 분리되는 것을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 슬리브와 강관의 결합이 약한 경우에 발생할 수 있는 문제, 예컨대 강관의 부식과 그로 인한 유체의 오염 및 배관의 안정성 저해와 같은 문제를 해결할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 복수의 강관이 연결되는 상태를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강관 연결용 슬리브를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 취한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 강관 연결용 슬리브가 사용되는 강관을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 취한 단면도이다.
도 6은 도 5의 실시예에 따른 강관의 정면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 강관 연결 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 8은 도 7의 강관 절단 단계에 따른 강관의 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9는 도 7의 슬리브 삽입 단계에 따른 강관과 슬리브의 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 10은 도 7의 플랜지 삽입 단계에 따른 강관과 슬리브 및 플랜지의 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 11은 도 7의 용접 단계에 따른 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 12는 도 7의 연결 단계에 따라 플랜지 및 슬리브가 구비된 강관이 엘보관과 연결된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 강관 연결용 슬리브를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 14는 도 13의 ⅩⅣ-ⅩⅣ선을 따라 취한 단면도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 강관 연결 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 16은 도 15의 홀 형성 단계에 따른 강관의 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 17은 도 15의 슬리브 삽입 단계 및 용접 단계에 따라 강관과 슬리브의 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 18은 도 15의 연결 단계에 따라 슬리브가 구비된 강관이 지관과 연결된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 강관 연결용 슬리브를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 강관 연결 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 21 내지 도 24는 도 20의 각 단계에 따른 강관 연결 방법을 개략적으로 나타낸 단면도이다.

본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강관 연결용 슬리브를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 취한 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 강관 연결용 슬리브(이하, 슬리브라 함, 10)는 몸체부(11)와 몸체부(11)에 대하여 대략 수직 방향으로 연장된 스토퍼부(12)를 포함할 수 있다.

몸체부(11)는 내부가 중공인 원통형의 형상으로, 몸체부(11)의 일 단에는 경사면(11a)이 구비되어 있고 타 단에는 스토퍼부(12)가 구비되어 있다. 도 3의 확대된 부분을 참조하면, 몸체부(11)의 일단, 즉 몸체부(11)의 선단으로부터 내측을 향해 테이퍼진 경사면(11a)이 구비되어 있다. 보다 구체적으로, 경사면(11a)은 몸체부(11)의 선단에서 내측으로 들어갈수록 내경이 점진적으로 축소되도록 테이퍼진 형상일 수 있다. 경사면(11a)이 슬리브(10)의 외측면(11c)과 이루는 각도(θ1)는 유체가 저항 및 와류를 최소화 할 수 있도록 약 20˚ 내지 45˚가 될 수 있다.

몸체부(11)의 일 단에 형성된 경사면(11a)은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬리브(10)가 강관(미도시)의 내부에 삽입된 이후에, 강관을 흐르는 유체의 흐름을 방해하지 않도록 하기 위함이다. 슬리브(10)의 외측면(11c)에 대하여 경사면(11a)이 이루는 각도(θ1)가 45˚를 초과하면 슬리브(10)와 강관의 내측면 사이의 미세한 틈으로 유체가 인입되기 쉽고, 유체에 대한 마찰 저항이 상승하여 흐름을 방해할 뿐만 아니라 와류가 발생하며, 오랜 기간 동안 흐르는 유체의 압력에 의하여 슬리브(10)가 강관의 내주면으로부터 탈락될 염려가 있다.

또한, 슬리브(10)의 외측면(11c)에 대하여 경사면(11a)이 이루는 각도(θ1)가 20˚ 미만이면 평평한 면(11b)에 비하여 경사면(11a)이 차지하는 비율이 커지므로 몸체부(11)의 두께가 전체적으로 얇아지게 되어 슬리브(10)의 강도가 저하될 수 있다. 한편, 슬리브(10)의 외측면(11c)에 대하여 경사면(11a)이 이루는 각도(θ1)가 20˚ 미만이면 평평한 면(11b)에 비하여 경사면(11a)이 차지하는 비율이 커지므로 이를 보상하기 위하여 평평한 면(11b)의 면적을 증가시킬 수 밖에 없으므로 슬리브(10)의 전체 길이가 증가하게 되고, 원가가 상승하는 문제가 있다.

스토퍼부(12)는 전체적으로 환형으로서 몸체부(11)에 대하여 수직인 방향으로 연장된 면을 포함하며, 몸체부(11)와 일체로 형성될 수 있다. 스토퍼부(12)의 연장된 면은 몸체부(11)에 대하여 대략 수직이다.

몸체부(11)의 외경(d1)은 슬리브(10)가 사용될 강관의 내경과 실질적으로 동일하고, 스토퍼부(12)의 직경(D1)은 슬리브(10)가 사용될 강관의 외경과 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다. 한편, 슬리브(10)는 강관의 내부에 삽입되므로 강관의 내부를 흐르는 유체, 예컨대, 수돗물이나 해수에 대한 내식성의 소재를 포함할 수 있다. 예컨대, 슬리브(10)는 스테인레스 스틸을 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 강관 연결용 슬리브가 사용되는 강관을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 취한 단면도이며, 도 6은 도 5의 실시예에 따른 강관의 단부를 나타낸 정면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 강관(100)은 관부(110)와 관부(110)의 양단 중 적어도 일단에 형성된 플랜지부(120)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 몸체부(11)의 양단에 플랜지부(120)가 형성된 상태를 설명한다.

관부(110)는 내부가 중공인 원통형의 형상이며, 관부(110)의 양단에 놓인 제1,2 플랜지부(120a, 120b)는 관부(110)의 끝단에 구비되며 관부(110)에 대하여 수직 방향으로 형성될 수 있다.

관부(110)의 내부로 수돗물 또는 해수와 같은 유체가 유동하며, 제1,2 플랜지부(120a, 120b)는 이웃하는 강관(미도시)과 연결을 위한 부분이다. 강관 간의 연결에 대해서는 도 7 내지 도 12를 참조하여 해당부분에서 설명한다.

강관(100)은 철과 같은 금속성 소재를 포함할 수 있다. 따라서, 강관(100)은 내부를 흐르는 유체, 예컨대, 수돗물이나 해수에 대하여 부식되는 것을 방지하기 위하여 합성 수지로 코팅될 수 있다. 예컨대, 강관(100)의 코팅은, 금속제 관을 소정의 온도(약 150℃ 내지 350℃)로 가열한 다음 분말 상태의 합성 수지재를 강관(100)의 내측면에 살포함으로써 수행될 수 있다. 살포된 분말 상태의 합성 수지재는 고온으로 가열된 강관(100)의 내측면에 용착됨으로써 코팅될 수 있다. 이와 같은 방식에 의해 형성된 강관(100) 내부의 코팅층(111)은 폴리에틸렌(PE)을 포함할 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 코팅층(111)은 관부(110)의 내측면(110a)뿐만 아니라 플랜지부(120)와 동일한 평면상에 놓이는 관부(110)의 정면(110b) 상에도 형성될 수 있다. 또한, 관부(110)의 정면(110b)과 동일 평면 상에 놓인 플랜지부(120)의 일부 영역(123) 상에도 코팅층(111)이 형성될 수 있다.

플랜지부(120)는 각각 관부(110)의 외경과 대응되는 영역이 뚤린 환형으로 형성될 수 있다. 플랜지부(120)는 관부(110)의 양단에 삽입된 후 용접을 통해서 몸체부(11)와 일체화될 수 있다. 미설명 부호 125는 용접된 부위를 나타낸다. 또는, 관부(110)와 플랜지부(120)는 처음부터 일체로 형성될 수도 있다.

플랜지부(120)는 이웃하는 강관(100)과 연결하기 위하여 볼트 및 너트와 같은 체결 부재가 결합될 수 있는 홀(122)을 복수개 구비할 수 있다.

이하에서는 상술한 바와 같은 슬리브를 이용하는 방법, 즉 슬리브를 이용하여 강관을 연결하는 방법을 설명한다. 본 발명의 실시예에 따른 강관 연결 방법은 복수의 강관을 연결하는 배관 작업 중에 장애물이 발생한 때, 강관을 절단한 후 장애물을 우회하도록 강관들을 연결하는 배관 작업에 사용될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬리브 이용 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다. 도 8은 도 7의 강관절단 단계에 따른 강관의 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 9는 도 7의 슬리브) 삽입 단계에 따른 강관과 슬리브의 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이며, 도 10은 도 7의 플랜지 삽입 단계에 따른 강관과 슬리브 및 플랜지의 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 11은 도 7의 용접 단계에 따른 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 12는 도 7의 연결 단계에 따라 플랜지 및 슬리브가 구비된 강관이 엘보관과 연결된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

단계 S110에서, 강관(100)을 절단한다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같은 강관(100)을 이용하여 배관하는 작업 중에, 장애물이 나타나는 경우에는 필요한 길이만큼의 강관(100)을 남기고 나머지 부분을 자른다. 즉, 강관(100)의 길이를 조절하기 위해서 강관(100)의 관부(110)를 절단하면 도 8에 도시된 바와 같은 강관(100A)이 남게 된다.

도 8을 참조하면, 강관(100)의 관부(110)의 일부가 절단되었으므로 절단면을 통해 관부(110)의 정면(110b) 및 코팅층(111)의 일부가 외부로 노출된다. 만약, 노출된 강관(100)의 절단면을 그대로 둔채로 배관 작업을 수행하면 코팅층(111)과 강관(100A)의 몸체부(110)의 계면에 위치한 미세한 틈을 통해 유체가 유입되어 코팅층(111)이 강관(100A)으로부터 분리 이탈될 수 있다. 또한, 미세한 틈을 통해 유입된 유체에 의해 강관(100A)의 몸체부(110)가 부식될 수 있으며, 강관(100A) 내부를 흐르는 수돗물 또는 해수가 오염되기 쉽다.

따라서, 단계 S120에서, 절단된 강관(100A)의 일측에 슬리브(10)를 삽입한다. 슬리브(10)는 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 슬리브(10)를 사용할 수 있다. 슬리브(10)는 강관(100A)의 코팅층(111) 및 관부(110)의 정면(110b')을 덮도록 안착된다. 슬리브(10)의 구체적 설명은 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 내용으로 갈음한다.

도 9를 참조하면, 슬리브(10)의 몸체부(11)의 외경은 강관(100A)의 내경과 실질적으로 동일하므로 슬리브(10)의 몸체부(11)는 강관(100A)의 내측면, 예컨대 코팅층(111)과 직접 접촉하게 된다. 슬리브(10)의 스토퍼부(12)의 직경은 강관(100A)의 관부(110)의 외경과 실질적으로 동일하게 형성되므로, 스토퍼부(12)는 강관(100A)의 절단면을 커버할 수 있다.

슬리부(10)의 몸체부(11)의 경사면(11a)이 슬리브(10)의 외측면(11c)과 이루는 각도(θ1)는 약 20˚내지 45˚가 될 수 있으며, 각도(θ1)가 상한을 초과하는 경우에 슬리브(10)와 강관(100A)의 내측면 사이의 미세한 틈으로 유체가 인입되기 쉽고, 유체에 대한 마찰 저항이 상승하여 흐름을 방해할 뿐만 아니라 와류가 발생하며, 오랜 기간 동안 흐르는 유체의 압력에 의하여 슬리브(10)가 강관(100A)의 내주면으로부터 탈락될 염려가 있다.

또한, 슬리브(10)의 외측면(11c)에 대하여 경사면(11a)이 이루는 각도(θ1)가 20˚미만이면 평평한 면(11b)에 비하여 경사면(11a)이 차지하는 비율이 커지므로 몸체부(11)의 두께가 전체적으로 얇아지게 되어 슬리브(10)의 강도가 저하될 수 있다. 한편, 슬리브(10)의 외측면(11c)에 대하여 경사면(11a)이 이루는 각도(θ1)가 20˚미만이면 평평한 면(11b)에 비하여 경사면이 차지하는 비율이 커지므로 이를 보상하기 위하여 평평한 면(11b)의 면적을 증가시킬 수 밖에 없으므로 슬리브(10)의 전체 길이가 증가하게 되고, 원가가 상승하는 문제가 있음은 앞서 언급한 바와 같다.

단계 S130에서, 슬리브(10)가 삽입된 강관(100A)의 일측 단부에 새로운 플랜지(130)를 삽입한다. 도 10을 참조하면, 플랜지(130)는 관부(110)의 단면과 대응되는 영역이 관통된 환형으로, 체결 부재가 결합할 수 있는 홀(132)을 복수개 구비한다.

단계 S140에서, 플랜지(130)와 강관(100A)을 용접함으로써 이들을 일체화한다. 용접은 예컨대, 플랜지와 강관(100A)의 접촉면을 따라 이루어질 수 있다. 용접은 용접봉(WL)을 이용하여 약 1000℃의 고온에서 수행될 수 있다. 미설명 부호 135는 용접된 부위를 나타낸다.

도 11의 확대된 부분을 참조하면, 용접 작업에 따라 용접이 이루어지는 영역 주위의 온도가 상승하게 된다. 강관(100A)은 금속재를 포함하므로 용접이 수행되는 동안에 용접에 의한 열은 강관(100A)을 통해 코팅층(111)을 지나 슬리브(10)까지 전달될 수 있다.

합성 수지로 형성된 코팅층(111)은 전달된 열에 의해 일부가 용융되고, 용융된 코팅층(111)은 점착성을 띄게 된다. 단계 S120에서 삽입된 슬리브(10)는 강관(100A)의 내측면, 즉 코팅층(111)과 직접 접촉하도록 삽입되므로, 점착성을 띈 코팅층(111)과 결착됨으로써 슬리브(10)의 외측면이 강관(100A)의 내측면에 강하게 부착될 수 있다.

용접하는 단계를 통해 플랜지(130)가 강관(100A)과 일체화될 뿐만 아니라 슬리브(10)가 강관(100A)의 내측면에 부착을 통해 밀착되므로, 슬리브(10)에 의한 절단면의 보호 효과가 더욱 향상될 수 있다.

단계 S150에서, 플랜지(130)가 일체화된 강관(100A)을 다른 관(피연결체 관)과 연결한다. 예컨대, 피연결체인 관은 강관 또는 엘보관, T관 등 다양한 관이 작업 현장에 따라 선택되어 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 피연결체 관으로 엘보관(200)이 연결되는 경우로 설명한다.

도 12를 참조하면, 플랜지(130)가 일체화된 강관(100A)은 엘보관(200)과 체결 부재(250)를 통해 기계적으로 연결될 수 있다. 엘보관(200)의 단부에 구비된 플랜지(220)가 강관(100A)의 플랜지(130)와 마주보도록 배치된 상태에서, 각각의 플랜지(130, 220)에 형성된 홀(132, 222)을 관통하는 체결 부재(250)를 이용하여 이들을 기계적으로 연결할 수 있다. 체결 부재(250)로는 볼트 및 너트를 이용할 수 있다.

이 때, 플랜지(130)가 일체화된 강관(100A)과 엘보관(200) 사이에는 패킹(190)이 더 삽입되어 기밀을 유지할 수 있다. 패킹(190)은 고무 또는 실리콘과 같은 소재를 사용할 수 있다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 강관 연결용 슬리브를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 14는 도 13의 ⅩⅣ-ⅩⅣ선을 따라 취한 단면도이다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 강관 연결용 슬리브(이하, 슬리브라 함, 20)는 내부가 중공인 원통형의 몸체부(21)를 포함할 수 있다.

몸체부(21)의 양 단에는 경사면(21a)이 구비되어 있다. 도 14의 확대된 부분을 참조하면, 몸체부(21)의 양 단에는 몸체부(21)의 선단으로부터 내측을 향해 테이퍼진 경사면(21a)이 구비되어 있다. 보다 구체적으로, 경사면(21a)은 몸체부(21)의 선단에서 내측으로 들어갈수록 내경이 점진적으로 축소되는 테이퍼진 형상일 수 있다. 경사면(21a)이 상기 슬리브(20)의 외측면(21c)과 이루는 각도(θ2)는 약 20˚내지 45˚가 될 수 있다.

슬리부(20)의 몸체부(21)의 경사면(21a)이 슬리브(20)의 외측면(21c)과 이루는 각도(θ2)는 약 20˚내지 45˚가 될 수 있으며, 각도(θ2)가 상한을 초과하는 경우에 홀(H1)이 형성된 단면을 중심으로 강관(100)의 내측면과 슬리브(20) 사이의 미세한 틈으로 유체가 인입되기 쉽고, 유체에 대한 마찰 저항이 상승하여 흐름을 방해할 뿐만 아니라 와류가 발생하며, 오랜 기간 동안 흐르는 유체의 압력에 의하여 슬리브(10)가 강관(100A)의 내주면으로부터 탈락될 염려가 있다.

또한, 슬리브(20)의 외측면(21c)에 대하여 경사면(21a)이 이루는 각도(θ1)가 20˚미만이면 평평한 면(21b)에 비하여 경사면(21a)이 차지하는 비율이 커지므로 몸체부(21)의 두께가 전체적으로 얇아지게 되어 슬리브(20)의 강도가 저하될 수 있다. 한편, 슬리브(20)의 외측면(21c)에 대하여 경사면(21a)이 이루는 각도(θ2)가 20˚미만이면 평평한 면(21b)에 비하여 경사면(21a)이 차지하는 비율이 커지므로 이를 보상하기 위하여 평평한 면(21b)의 면적을 증가시킬 수 밖에 없으므로 슬리브(20)의 전체 길이가 증가하게 되어 홀(H1)의 크기를 크게 형성해야 하고, 원가가 상승하게 된다.

몸체부(21)의 외경(d2)은 슬리브(20)가 사용될 강관의 내경과 실질적으로 동일하게 형성될 수 있음은 물론이다.

슬리브(20)는 강관의 내부에 삽입되므로 강관의 내부를 흐르는 유체, 예컨대, 수돗물이나 해수에 대한 내식성의 소재를 포함할 수 있다. 예컨대, 슬리브(20)는 스테인레스 스틸을 포함할 수 있다.

이하에서는 상술한 바와 같은 슬리브를 이용하는 방법, 즉 슬리브를 이용하여 강관을 연결하는 방법을 설명한다. 본 발명의 실시예에 따른 강관 연결 방법은 복수의 강관을 연결하는 배관 작업 중에 지관(枝管)과의 연결 작업이 필요할 때, 또는 강관의 일부 영역에 다른 관을 연결하는 작업에 사용될 수 있다. 설명의 편의를 위하여 이하에서 설명하는 강관은 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한 강관으로 한다. 비록 본 실시예에서는 플랜지부(120)가 구비된 강관(100)을 도시하였으나, 내부가 코팅된 강관이라면 그 종류를 불문할 것이다.

도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 슬리브 이용 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다. 도 16은 도 15의 홀 형성 단계에 따른 강관의 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 17은 도 15의 슬리브 삽입 단계 및 용접 단계에 따라 강관과 슬리브의 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 18은 도 15의 연결 단계에 따라 슬리브가 구비된 강관이 지관과 연결된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

단계 S210에서, 강관(100)의 일부 영역에 홀(H1)을 형성한다. 도 16을 참조하면, 배관 작업 중 피연결체인 지관의 연결이 필요한 경우에 강관(100)의 일부를 개방함으로써 홀(H1)을 형성할 수 있다.

홀(H1)은 지관의 직경과 동일하거나 그보다 크게 형성될 수 있으며, 슬리브(20)가 강관(100)의 내부에 삽입되기에 충분한 크기로 형성될 수 있다. 홀(H1)이 형성됨에 따라, 홀(H1)의 형상과 대응되는 강관(100)의 몸체부(110)의 단면(110b) 및 코팅층(111)의 일부가 외부로 노출된다.

단계 S220에서, 강관(100)의 내부에 슬리브(20)를 삽입한다. 슬리브(20)는 도 13 및 도 14를 참조하여 설명한 슬리브(20)를 사용할 수 있다.

도 17을 참조하면, 슬리브(20)의 몸체부(21)의 외경은 강관(100)의 내경과 실질적으로 동일하므로, 슬리브(20)의 몸체부(21)는 강관(100)의 내측면, 예컨대 코팅층(111)과 직접 접촉할 수 있다.

단계 S230에서, 슬리브(20)와 강관(100) 사이를 용접함으로써 이들을 일체화한다. 용접은 예컨대, 플랜지와 강관(100)의 접촉면을 따라 이루어질 수 있다. 용접봉(WL)을 이용하여 약 1000℃ 이상의 온도에서 용접을 수행할 수 있다. 미설명 부호 325는 용접된 부위를 나타낸다.

도 17의 확대된 부분을 참조하면, 용접 작업에 따라 용접이 이루어지는 영역의 주변 온도가 상승하게 된다. 강관(100)은 금속재를 포함하므로 용접이 수행되는 동안에 용접에 의한 열은 강관(100)을 통해 코팅층(111)을 지나 슬리브(20)까지 전달될 수 있다.

합성 수지로 형성된 코팅층(111)은 용접에 의해 발생한 열에 의해 일부가 용융 되고, 용융된 코팅층(111)은 점착성을 띄므로 코팅층(111)와 접촉하도록 삽입된 슬리브(20)의 몸체부(21)는 강관(100)의 내측면, 즉 코팅층(111)과 결착된다. 용접을 통해 슬리브(20)가 강관(100)의 내측면에 접착되므로 강관(100)으로부터 분리될 염려가 없다.

용접 과정에 의해 홀(H1) 주변을 따라 슬리브(20)와 강관(100)이 접착되므로 강관(100)의 내부를 흐르는 유체는 슬리브(20) 내부를 통과하여 그대로 진행할 뿐 강관(100)에 형성된 홀(H1)을 통해 외부로 빠져나갈 염려가 없다.

이 때 슬리브(20)의 몸체부(21)의 경사면(21a)이 슬리브(20)의 외측면(21c)과 이루는 각도(θ2)는 약 20˚ 내지 45˚ 가 될 수 있으며, 각도(θ2)가 상한을 초과하는 경우에 홀(H1)이 형성된 단면을 중심으로 강관(100)의 내측면과 슬리브(20) 사이의 미세한 틈으로 유체가 인입되기 쉽고, 유체에 대한 마찰 저항이 상승하여 흐름을 방해할 뿐만 아니라 와류가 발생하며, 오랜 기간 동안 흐르는 유체의 압력에 의하여 슬리브(10)가 강관(100A)의 내주면으로부터 탈락될 염려가 있다.

또한, 슬리브(20)의 외측면(21c)에 대하여 경사면(21a)이 이루는 각도(θ1)가 20˚미만이면 평평한 면(21b)에 비하여 경사면(21a)이 차지하는 비율이 커지므로 몸체부(21)의 두께가 전체적으로 얇아지게 되어 슬리브(20)의 강도가 저하될 수 있다. 한편, 슬리브(20)의 외측면(21c)에 대하여 경사면(21a)이 이루는 각도(θ2)가 20˚미만이면 작으면 평평한 면(21b)에 비하여 경사면(21a)이 차지하는 비율이 커지므로 이를 보상하기 위하여 평평한 면(21b)의 면적을 증가시킬 수 밖에 없으므로 슬리브(20)의 전체 길이가 증가하게 되어 홀(H1)의 크기를 크게 형성해야 하고, 원가가 상승하는 문제가 있음은 앞서 언급한 바와 같다.

단계 S240에서, 슬리브(20)에 홀(H2)을 형성하여 홀(H2)과 지관을 연결한다. 슬리브(20)의 두께가 강관(100)에 비하여 상대적으로 얇게 형성되므로 홀(H2)을 형성하기 용이하다. 홀(H2)은 대략 지관(300)의 직경과 동일하게 형성될 수 있다.

지관(300)은 슬리브(20)의 홀(H2)에 삽입된 후에 용접을 통해 슬리브(20)와 일체화될 수 있다. 미설명 부호 326은 슬리브(20)와 지관(300) 간의 용접된 부위를 나타낸다. 슬리브(20)를 매개로 강관(100)과 지관(300)이 유체적으로 연결된다. 따라서, 강관(100)의 내부를 흐르는 유체의 일부는 지관(300)으로 흐르고 나머지는 슬리브(20) 내부를 통과하여 그대로 진행하게 된다.

도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 슬리브를 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 19를 참조하면, 슬리브(30)는 내부가 중공인 원통형의 몸체부(31)를 포함하며, 몸체부(31)의 양단에는 경사면이 구비되어 있으며, 경사면이 슬리브(30)의 외측면과 이루는 각도는 약 20˚내지 45˚가 될 수 있으며, 그 구체적 구성에 대해서는 앞서 도 13을 참조하여 설명한 바와 같다.

다만, 본 실시예에 따른 슬리브(30)는 외주면 가운데를 따라 형성된 스토퍼부(32)가 구비된 점에서 차이가 있다. 예컨대, 스토퍼부(32)는 몸체부(31)의 외주면의 중심에 형성되어, 스토퍼부(32)를 중심으로 슬리브의 외주면은 두개의 영역으로 분할될 수 있다. 스토퍼부(32)는 이하에서 설명할 강관의 일측에 슬리브(30)가 삽입될 때, 슬리브(30)의 삽입 위치를 조절하는데 사용될 수 있다.

이하에서는, 상술한 슬리브를 이용하는 방법, 즉 슬리브를 이용하여 강관을 연결하는 방법을 설명한다. 본 발명의 실시예에 따른 강관 연결 방법은 복수의 관을 연결하는 작업에 사용될 수 있다.

도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 슬리브 이용 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이고, 도 21 내지 도 24는 각 공정에 따른 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 21 내지 도 24에서는 설명의 편의를 위하여 강관의 일측을 발췌하여 도시하였다.

단계 S310에서, 제1 강관(100)을 준비한다. 제1 강관(100)은 철과 같은 금속성 소재를 포함하는 관부(110) 및, 관부(110)의 내부에 구비되며 PE와 같은 합성 수지재를 포함하는 코팅층(111)을 구비함은 앞서 설명한 바와 같다.

단계 S320에서, 제1 강관(100)의 일측에 슬리브(30)를 삽입한다. 슬리브(30)의 몸체부(31)의 외경은 제1 강관(100)의 내경과 실질적으로 동일하므로, 슬리브(30)의 몸체부(31)는 제1 강관(100)의 내측면, 예컨대 코팅층(111)과 직접 접촉하게 된다. 한편, 슬리브(30)의 외주면에 형성된 스토퍼부(32)의 직경은 제1 강관(100)의 내경보다 크게 형성되어 있으므로, 일 방향을 따라 삽입되던 슬리브(30)는 스토퍼부(32)에 의하여 더 이상 삽입되지 못하고 위치가 고정된다.

단계 S330에서, 슬리브(30)가 삽입된 제1 강관(100)의 일측에 제2 강관(200)을 배치한다. 제2 강관(200)도 제1 강관(100)과 마찬가지로 관부(210) 및 합성 수지재를 포함하는 코팅층(211)을 구비할 수 있다. 제2 강관(200)의 내경은 슬리브(30)의 몸체부(31)의 외경과 실질적으로 동일하므로, 슬리브(30)의 몸체부(31)는 제2 강관(200)의 내측면, 예컨대 코팅층(211)과 직접 접촉하게 된다. 제2 강관(200)은 제2 강관(200)의 일 측이 슬리브(30)의 외주에 형성된 스토퍼부(32)와 직접 접촉하도록 배치된다. 즉, 슬리브(30)에 형성된 스토퍼부(32)를 중심으로 일측에는 제1 강관(100)이 타측에는 제2 강관(200)이 구비된다.

단계 S340에서, 제1,2 강관(100, 200)을 용접한다. 이 용접은 제1,2 강관(100, 200)의 사이를 따라 이루어지며, 제1,2 강관(100, 200)을 일체화하기 위한 용접이 수행될 때, 용접에 의한 열이 슬리브(30)의 몸체부(31)까지 전달됨은 앞서 설명한 바와 같다.

합성 수지로 코팅된 코팅층(111, 211)은 전달된 열에 의해 일부가 용융되고, 용융된 코팅층(111, 211)은 점착성을 띄게 된다. 슬리브(30)의 몸체부(31)의 외주는 점착성을 띈 코팅층(111, 211)과 결착됨으로써 슬리브(30)의 외측면이 제1,2 강관(100, 200)의 내측면에 강하게 부착될 수 있다.

상술한 바에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬리브(10, 20, 30)는 배관 작업의 현장에서 강관(100)의 가공 및 연결이 필요할 때 용이하게 사용될 수 있다. 예컨대, 내부가 코팅된 강관(100)의 일부 영역에 홀을 형성하거나 절단하는 것과 같은 가공 후, 다른 관을 연결할 때 슬리브(10, 20, 30)를 삽입함으로써 강관(100)의 코팅층(111)를 보호할 수 있다. 이와 같은 공정은 배관 작업시에 마주칠 수 있는 다양한 장애물 또는 상황에 대한 능동적 대처를 가능하게 한다. 또한, 슬리브(10, 20, 30)를 이용하여, 배관 작업 현장에서 가공된 강관(100)의 가공면을 따라 노출된 코팅층(111)을 보호할 수 있다. 따라서, 강관(100)의 내구성 및 강관(100)의 내부를 흐르는 유체의 오염을 방지할 수 있다.

한편, 강관 연결 방법에 있어서 슬리브(10, 20, 30)의 삽입 후 용접 및 용접에 의한 코팅층(111)와 슬리브(10, 20, 30)의 결착에 의해 강관(100)과 슬리브(10, 20, 30)의 결합을 공고히 할 수 있으며, 배관 작업의 안정성 및 내구성을 크게 향상시킬 수 있음은 물론이다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

10, 20, 30: 슬리브 11, 21, 31: 몸체부
12, 32: 스토퍼부 100: 강관
110: 관부 120: 플랜지부
122: 홀 130: 플랜지
200: 엘보관 250: 체결 부재
300: 지관

Claims (15)

1. 강관 연결용 슬리브로서,
   외경이 상기 강관의 내경과 실질적으로 동일하게 형성되며, 내부가 중공인 원통형의 몸체부;를 포함하며,
   상기 몸체부의 양 단 중 적어도 일 단은 상기 몸체부의 선단에서 내측을 향하여 테이퍼진 경사면을 포함하는, 강관 연결용 슬리브.
2. 제1항에 있어서,
   상기 경사면의 경사 각은 20˚ 내지 45˚인, 강관 연결용 슬리브.
3. 제1항에 있어서,
   상기 강관 연결용 슬리브는 스테인레스 스틸을 포함하는, 강관 연결용 슬리브.
4. 제1항에 있어서,
   상기 몸체부의 일 단은, 상기 몸체부의 선단에서 내측을 향하여 테이퍼진 경사면을 구비하고,
   상기 몸체부의 타 단은, 상기 몸체부에 대하여 대략 수직인 방향으로 연장된 환형의 스토퍼부;를 더 포함하는, 강관 연결용 슬리브.
5. 제1항에 있어서,
   상기 몸체부의 양 단은, 상기 몸체부의 선단에서 내측을 향하여 테이퍼진 경사면을 구비하고,
   상기 몸체부의 외주면에는 상기 외주면에 대하여 돌출된 환형의 스토퍼부;를 더 포함하는, 강관 연결용 슬리브.
6. (a)내부가 코팅된 강관의 일측을 절단하는 단계;
   (b)상기 절단된 강관의 일측에 강관 연결용 슬리브를 삽입하는 단계;
   (c)상기 슬리브가 삽입된 강관의 일측 단부에 환형의 플랜지를 삽입하는 단계; 및
   (d)상기 플랜지와 상기 강관을 용접하여 일체화하는 단계; 를 포함하며,
   상기 강관 연결용 슬리브는,
   외경이 상기 강관의 내경과 실질적으로 동일하게 형성된 내부가 중공인 원통형이며, 일측 선단에서 내측을 향하여 테이퍼진 경사면을 구비하는 몸체부; 및
   상기 몸체부의 타측에 구비되며, 상기 몸체부에 대하여 대략 수직인 방향으로 연장된 환형의 스토퍼부;를 포함하는, 강관 연결용 슬리브의 이용 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 (a)단계는,
   내부가 중공인 원통형의 관부와, 상기 관부의 양단 중 적어도 일단에 형성되고 상기 몸체부에 대하여 수직으로 구비된 플랜지부를 포함하며, 적어도 상기 관부의 내측면이 합성 수지로 코팅된 강관을 준비하는 단계; 및
   상기 강관의 관부를 절단하는 단계;를 포함하는, 강관 연결용 슬리브의 이용 방법.
8. 제6항에 있어서,
   상기 (b)단계는,
   상기 강관 연결용 슬리브의 몸체부가 상기 내부가 코팅된 강관의 내측면과 밀착되며, 상기 스토퍼부가 상기 절단된 강관의 단부와 접촉하도록 삽입되는, 강관 연결용 슬리브의 이용 방법.
9. 제6항에 있어서,
   상기 내부가 코팅된 강관은 내측면이 합성 수지재로 코팅되며,
   상기 (d)단계는,
   상기 플랜지와 상기 강관을 용접할 때 상기 용접에 의한 열이 상기 강관 연결용 슬리브로 전달되는 단계;
   상기 전달된 열에 의해 상기 합성 수지재가 일부 용융되는 단계; 및
   상기 일부 용융된 상기 합성 수지재에 의해 상기 연결용 슬리브의 외주면이 상기 강관의 내주면에 접착되는 단계;를 포함하는, 강관 연결용 슬리브의 이용 방법.
10. 제6항에 있어서,
    (e)상기 플랜지 및 체결 부재를 이용하여 상기 강관 및 피연결체인 관을 기계적으로 연결하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 플랜지는 상기 체결 부재가 결합되기 위한 제1홀을 포함하고, 상기 피연결체인 관은 상기 체결 부재가 결합되기 위한 제2홀을 구비하는 플랜지를 포함하며,
    상기 (e)단계는,
    상기 체결 부재가 상기 제1홀과 상기 제2홀을 관통하면서 고정 결합되어 상기 강관 및 상기 피연결체인 관을 기계적으로 연결하는 단계를 포함하는, 강관 연결용 슬리브의 이용 방법.
11. (a)내부가 코팅된 강관에 홀을 형성하는 단계;
    (b)상기 홀을 통해 상기 강관의 내부에 강관 연결용 슬리브를 삽입하는 단계;
    (c)상기 홀 주변을 따라 상기 슬리브와 상기 강관을 용접하여 일체화하는 단계; 및
    (d)상기 슬리브에 홀을 형성하여 상기 홀과 피연결체인 관을 연결하는 단계;를 포함하며,
    상기 슬리브는,
    외경이 상기 강관의 내경과 실질적으로 동일하게 형성된 내부가 중공인 원통형이며, 양측 선단 각각에서 내측을 향하여 테이퍼진 경사면을 구비하는, 강관 연결용 슬리브의 이용 방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 강관은 내측면이 합성 수지재로 코팅되며,
    상기 (c)단계는,
    상기 슬리브와 상기 강관을 용접할 때 상기 용접에 의한 열이 상기 슬리브로 전달되는 단계;
    상기 전달된 열에 의해 상기 합성 수지재가 일부 용융되는 단계; 및
    상기 일부 용융된 합성 수지재에 의해 상기 슬리브의 외주면이 상기 강관의 내주면에 접착되는 단계;를 포함하는, 강관 연결용 슬리브의 이용 방법.
13. 제11항에 있어서,
    상기 (d)단계는,
    상기 슬리브에 상기 피연결체인 관의 외경과 대응되는 크기의 홀을 형성하는 단계;
    상기 홀에 상기 연결대상인 관의 단부를 삽입하는 단계; 및
    상기 홀 주변을 따라 상기 슬리브와 상기 피연결체인 관을 용접하는 단계;를 포함하는, 강관 연결용 슬리브의 이용 방법.
14. (a) 제1 강관을 준비하는 단계;
    (b) 외주면에 형성된 스토퍼부를 구비하는 슬리브를 제1 강관의 일측에 삽입하는 단계;
    (c) 상기 제1 강관의 일측과 인접하게 제2 강관을 배치하는 단계; 및
    (d) 상기 제1,2 강관을 용접으로 일체화하는 단계;를 포함하며,
    상기 (b)단계는 상기 토퍼부가 상기 제1 강관의 일측에 접하도록 슬리브를 삽입하여 상기 슬리브의 타측이 외부로 노출되도록 하고,
    상기 (c)단계는 상기 노출된 슬리브의 타측이 상기 제2 강관의 내측을 향해 삽입되도록 상기 제2 강관을 배치하는 강관 연결용 슬리브의 이용 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 (d) 단계는,
    상기 제1,2 강관을 용접할 때 상기 용접에 의한 열이 상기 슬리브로 전달되는 단계;
    상기 전달된 열에 의해 제1,2 강관의 내측에 구비된 코팅층의 일부가 용융되는 단계; 및
    상기 일부 용융된 코팅층에 의해 상기 슬리브의 외주면이 상기 제1,2 강관의 내주면에 접착되는 단계;를 포함하는 강관 연결용 슬리브의 이용 방법.

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