KR20140050438A - 배관 지지용 행거 - Google Patents

Abstract

건축물의 천장에 연결되어 배관을 고정시키는 배관 지지용 행거에 관한 것이다. 배관 지지용 행거는 클램프와, 천장 고정부재와, 스프링 부재 및 댐퍼를 포함한다. 클램프는 배관을 지지해주는 역할을 한다. 천장 고정부재는 천장 구조물에 체결된다. 스프링 부재는 상측이 천장 고정부재에 고정되고, 하측이 클램프에 고정되며, 배관에 작용하는 진동을 흡수하는 역할을 한다. 댐퍼는 상측이 천장 고정부재에 고정되고, 하측이 클램프에 고정되며, 스프링 부재 내부에 설치되어 점성 감쇠에 의해 스프링 부재의 에너지를 흡수하는 역할을 한다.

Description

배관 지지용 행거{A Pipe Hanger}

본 발명은 건축물의 천장구조물에 설치되어 배관을 지지해주는 배관 지지용 행거에 관한 것이다.

일반적으로, 가스나 전기 등이 건물 내로 공급되기 위해서는 각종 배관시설이 요구되는데, 이러한 배관시설은 건물의 벽이나 천장에 배관 지지용 행거에 의하여 고정된다.

이러한 배관 지지용 행거는 건물의 벽이나 천장에 연결되는 앵커볼트와 체결되면서, 동시에 배관을 고정시킬 수 있는 장치로, 다수의 부품이 볼트와 너트 형태의 체결부재에 의해 결합되는 형태로 구성되는 것이 일반적이다.

그러나, 종래의 배관 지지용 행거는 지지부가 강철봉으로 형성되어 있어 유체의 유동에 의하여 배관에 진동이 발생되는 경우에는 진동을 억제할 수가 없게 된다. 따라서, 배관에서 발생된 진동은 강철봉을 통하여 천장의 고정부재에 진동이 그대로 전달되어 천장 고정부재의 콘크리트에 균열이 발생하는 문제가 있었다.

아울러, 배관 시스템이 변경될 경우 변경된 시스템에 맞도록 배관 지지용 행거를 해제한 후 다시 조립해야 하는 불편함이 있었다.

공개특허공보 제10-2011-0004645(2011.01.14 공개)

본 발명의 과제는 천장 고정부재와 클램프 사이에 스프링 부재와 댐퍼를 장착하여 배관으로부터 천장 구조물로 전달되는 진동을 흡수함으로써 천장 구조물의 균열을 방지하는 배관 지지용 행거를 제공함에 있다.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 배관 지지용 행거는 배관을 지지하는 클램프; 천장 구조물에 체결된 천장 고정부재; 상측이 상기 천장 고정부재에 고정되고, 하측이 상기 클램프에 고정되며, 상기 배관에 작용하는 진동을 흡수하는 스프링 부재; 및 상측이 상기 천장 고정부재에 고정되고, 하측이 상기 클램프에 고정되며, 상기 스프링 부재 내부에 설치되어 점성 감쇠에 의해 상기 스프링 부재의 변형 에너지를 흡수하는 댐퍼;를 포함한다.

본 발명에 따르면, 배관 내부로 흐르는 유체의 유동으로 인해 천장 고정부재에 진동이 발생하여도 천장 고정부재와 클램프 사이에 스프링 부재와 댐퍼가 위치하여 배관에 작용하는 진동을 흡수함으로써 천장 구조물의 균열을 방지할 수 있다.

또한, 배관 시스템이 변경되어도 배관 지지용 행거를 일일이 해체하지 않아도 되므로 작업능률이 증대될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 지지용 행거를 도시한 도면.
도 2는 도 1의 분해 사시도.
도 3은 도 1에 있어서, 댐퍼를 발췌하여 도시한 분해 사시도.
도 4는 댐퍼에 제어 입력을 인가한 경우와, 댐퍼에 제어 입력을 인가하지 않은 경우에 전달되는 진동을 도시한 비교 그래프.
도 5는 도 4에 있어서, 조화함수 형태의 입력 가진이 가해진 경우의 제어성능을 도시한 비교 그래프.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배관 지지용 행거를 도시한 분해 사시도.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 지지용 행거를 도시한 도면이다. 그리고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이다. 여기서, 배관 지지용 행거(100)는 건축물의 천장 구조물에 연결되어 배관(10)을 고정시키는 장치이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 배관 지지용 행거(100)는 클램프(110)와, 천장 고정부재(120)와, 스프링 부재(130) 및 댐퍼(140)를 포함한다.

클램프(110)는 배관(10)을 감싸도록 형성되어 배관(10)이 하단으로 떨어지지지 않도록 지지해 주는 장치로, 그 소재 및 형상은 실시자의 필요에 따라 달라질 수 있다.

천장 고정부재(120)는 건축물의 천장 구조물에 체결되어 댐퍼(140)를 지지해 주는 역할을 한다. 천장 고정부재(120)와 댐퍼(140)는 나사 결합되는 것이 바람직하나, 그 체결방법은 예시된 바에 한정되지 않는다.

스프링 부재(130)는 상측이 천장 고정부재(120)에 고정되고, 하측이 클램프(110)에 고정되도록 형성되어 배관(10)에 작용하는 진동을 흡수하는 역할을 한다.

예를 들어, 배관(10) 내부로 흐르는 유체의 급격한 유동 변화에 의해 배관(10)에는 진동이 발생할 수 있는데, 이때, 스프링 부재(130)가 배관(10)의 진동이 발생하는 방향으로 인장 또는 수축됨으로써 배관(10)에 작용하는 진동을 흡수하는 것이다.

한편, 스프링 부재(130)와 클램프(110) 사이에는 제1 지지부(150)를 더 구비하여 스프링 부재(130)를 안정적으로 지지하도록 할 수 있다.

댐퍼(140)는 상측이 천장 고정부재(120)에 고정되고, 하측이 클램프(110)에 고정되며, 스프링 부재(130) 내부에 설치되어 점성 감쇠에 의해 스프링 부재(130)의 변형 에너지를 흡수하는 역할을 한다.

한편, 댐퍼(140)는 MR 댐퍼로 이루어질 수 있다. MR 댐퍼는 반능동 제어장치의 일종으로, 내부에 MR 유체를 포함하여 평상시에는 일반적인 점성 유체처럼 자유롭게 유동하다 자기장이 가해지면 단시간에 입자들이 정렬하여 유체의 유동을 제한하여 항복 응력을 발생시키게 된다.

따라서, MR 댐퍼는 자기장을 통해 MR 댐퍼 내의 MR 유체를 제어함으로써, 천장 구조물에 전달되는 진동을 감소시켜 천장 구조물의 균열을 방지할 수 있게 된다.

도 3은 도 1에 있어서, 댐퍼를 발췌하여 도시한 분해 사시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 댐퍼(140)는 실린더(141)와, 피스톤(142)과, 코일(143)과, MR 유체(144) 및 다이아프램(145)을 구비한다.

실린더(141)는 클램프(110)에 연결되며, 내부에 MR 유체(144)가 채워지도록 형성된다. 또한, 실린더(141) 상부에는 MR 유체(144)의 누설을 방지하도록 다이아프램(diaphragm, 145)이 설치된다.

다이아프램(145)은 탄성력이 있는 얇은 간막이 판으로, 다이아프램(145)을 이용하면 탄성력이 거의 없는 판 부재보다 댐퍼(140)의 최대 작동 범위를 크게 얻을 수 있게 된다.

피스톤(142)은 천장 고정부재(120)에 실린더(141)로부터 인출되는 단부가 연결되고 실린더(141) 내에서 왕복 운동하도록 형성된다. 이때, 피스톤 헤드에는 코일(143)이 감겨져 있어, 코일(143)에 전류를 공급하면 자기장이 발생되어 실린더(141) 내부에 채워진 MR 유체(144)의 항복응력을 증가시켜 배관(10)에 작용하는 진동을 감쇠시킨다.

MR 유체(Magneto Rheological Fluid, 144)는 실리콘 오일이나 미네랄 오일 등과 같은 비전도성 용매 속에 미크론 크기의 자성을 가질 수 있는 입자들을 분산시킨 비콜로이드 용액으로, 자기장의 무부하 시에는 입자가 자유롭게 운동하는 뉴토니안(Newtonian) 유체와 같은 거동을 보이지만 자기장의 부하 시에는 입자가 대전되어 체인 구조를 형성하여 항복응력을 갖는 빙햄(Bingham)유체의 거동을 나타낸다.

즉, MR 유체(144)는 공급되는 전류에 의하여 형성되는 자기장의 강도에 따라 항복응력의 크기가 달라지며, 이동하는 물체의 운동에 대한 저항력을 갖게 하거나 유체의 유동에 대한 저항력을 갖도록 하는 유체이다.

따라서, 코일(143)에 전류를 공급하면 실린더(141)와 피스톤 헤드 사이에 자기장이 형성되며, 이 자기장에 의해 MR 유체(144)의 항복응력이 증가하여 피스톤(142)의 운동에 저항함으로써 배관으로부터 발생하는 진동에 감쇠력을 발생시키게 된다.

이때, 코일(143)은 감전사고를 방지하기 위해 에나멜 선에 의해 감겨지도록 형성될 수 있으며, 코일(143)에 형성된 자기장의 세기에 따라 MR 유체(144)의 항복응력이 증가하여 피스톤(142)의 운동에 저항하는 감쇠력 또한 증가하게 된다.

한편, 실린더(141)와 피스톤(142) 사이에는 스페이서(146)를 더 구비할 수 있다. MR 유체(144)의 점성에 의한 영향을 줄이고, 고체 마찰을 제거하여 댐퍼(140)에 의한 감쇠력을 증대시키기 위해 실린더(141)와 피스톤(142) 사이의 간극을 크게 하는 것이 바람직한데, 실린더(141)와 피스톤(142)의 간극이 넓어지면 피스톤(142)이 흔들릴 수 있으므로, 이를 방지하기 위하여 스페이서(146)를 설치하는 것이다.

스페이서(146)의 재질은 윤활성과 재질간의 간섭에 의한 영향을 줄이기 위하여 플라스틱 소재로 형성하는 것이 바람직하나, 실시자의 필요에 따라 달라질 수 있다.

도 4는 댐퍼(140)에 제어 입력을 인가한 경우와, 댐퍼(140)에 제어 입력을 인가하지 않은 경우에 전달되는 진동을 도시한 비교 그래프이다.

본 실험은 배관 내부에 급격한 유체 유동의 변화에 의한 가진과 유사하게 하기 위해 0.02초 동안 가해지는 임펄스의 입력 형태로 하였으며, 시스템에 가해지는 힘의크기는

로 계산하였다. 또한, 유동 물체는 물을 기준으로 하였으며, A는 배관의 내부 단면적으로 0.0013㎡이며, V는 유체의 유속으로 40m/s로 가정하였다.

도 4에 도시된 바와 같이, 댐퍼(140)에 전류를 인가하면 댐퍼(140)에 전류를 인가하지 않은 경우보다 진동이 보다 빠르게 감소하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 배관(10) 내부에 급격한 유체의 유동이 발생하여도 댐퍼(140)에 의해 배관(10)에 전달되는 진동을 빠르게 감소할 수 있게 된다.

도 5는 도 4에 있어서, 조화함수 형태의 입력 가진이 가해진 경우의 제어성능을 도시한 비교 그래프이다.

피스톤(142)의 펌핑시 배관에는 맥동 압력이 작용할 수 있는데, 이 경우를 고려하여 조화함수 형태의 입력 가진을 가하여 제어성능을 비교하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 댐퍼(140)에 전류를 인가하였을 경우가 댐퍼(140)에 전류를 인가하지 않은 경우보다 진폭이 작게 나타나고 있는 것을 확인할 수 있다.

따라서, 배관(10)에 맥동 압력이 작용하여도 댐퍼(140)에 전류를 인가하면 천장 고정부재(120)에 진동이 덜 인가되므로 천장 구조물의 균열을 방지할 수 있게 된다.

전술한 바와 같이, 배관 지지용 행거(100)는 배관(10) 내부로 흐르는 유체의 유동에 의해 배관(10)에 진동이 발생하여도 댐퍼(140)와 스프링 부재(130)가 배관(10)에 작용하는 진동을 흡수함으로써, 천장 구조물에 전달되는 진동을 억제하여 천장 구조물의 균열을 방지할 수 있다.

또한, 배관 시스템이 변경되어도 배관 지지용 행거(100)를 일일이 해체하지 않아도 되므로 작업능률이 증대될 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배관 지지용 행거(200)를 도시한 분해 사시도이다. 본 실시예에서는 앞서 설명한 실시예와 차이가 있는 내용을 중심으로 설명하기로 한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 배관 지지용 행거(200)는 길이 조정봉(160)을 더 구비할 수 있다.

길이 조정봉(160)은 천장 구조물과 배관 사이의 이격된 거리를 조절하기 위하여 설치된 것으로, 천장 고정부재(120) 하단에 설치될 수 있다. 이때, 길이 조정봉(160)은 하단에 제2 지지부(170)를 더 구비함으로써, 스프링 부재(130)의 상측을 안정적으로 지지하도록 할 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10.. 배관 100, 200.. 배관 지지용 행거
110.. 클램프 120.. 천장 고정부재
130.. 스프링 부재 140.. 댐퍼
141..실린더 142.. 피스톤
143.. 코일 145.. 다이아프램
146.. 스페이서 150.. 제1 지지부
160.. 길이 조정봉 170.. 제2 지지부

Claims (4)

1. 배관을 지지하는 클램프;
   천장 구조물에 체결된 천장 고정부재;
   상측이 상기 천장 고정부재에 고정되고, 하측이 상기 클램프에 고정되며, 상기 배관에 작용하는 진동을 흡수하는 스프링 부재; 및
   상측이 상기 천장 고정부재에 고정되고, 하측이 상기 클램프에 고정되며, 상기 스프링 부재 내부에 설치되어 점성 감쇠에 의해 상기 스프링 부재의 변형 에너지를 흡수하는 댐퍼;
   를 포함하는 배관 지지용 행거.
2. 제1항에 있어서,
   상기 댐퍼는,
   상기 클램프에 연결되는 실린더와, 상기 천장 고정부재에 상기 실린더로부터 인출되는 단부가 연결되고 상기 실린더 내에서 왕복 운동하는 피스톤과, 상기 피스톤 헤드에 감겨진 코일과, 상기 실린더 내부에 채워진 MR 유체 및 상기 실린더 상부에 위치하여 MR 유체의 누설을 방지하는 다이아프램으로 형성된 MR 댐퍼인 것을 특징으로 하는 배관 지지용 행거.
3. 제1항에 있어서,
   상기 천장 고정부재의 하부에는 길이 조정봉을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배관 지지용 행거.
4. 제2항에 있어서,
   상기 실린더와 상기 피스톤 사이에 스페이서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배관 지지용 행거.

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