KR20160021168A - 동파 방지용 배관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체의 흐름 통로로 사용되는 배관에 있어서, 외부 기온이 영하 이하로 내려갔을 때 배관 내부에 가득 차있는 유체가 얼면서 체적이 팽창되어 배관이 압력을 이기지 못하고 파손되는 사례를 개선하기 위해 배관의 몸체 내부에 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 돌기 또는 몸체 외부에 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 요(凹)형 홈을 형성하는 기술에 관한 것이다.

Description

동파 방지용 배관{PIPING FOR FREEZE PROTECTION}

본 발명은 유체의 흐름 통로로 사용되는 배관에 있어서, 외부 기온이 영하로 내려갔을 때 배관 내부에 들어 있는 유체가 얼면서 체적이 팽창되어 배관이 압력을 이기지 못하고 파손되는 사례를 개선하기 위한 기술에 관한 것이다.

일반적으로 유체의 흐름 통로로 사용되는 배관에 있어서, 외부 기온이 영하 이하로 내려갔을 때 배관 내부에 들어 있는 유체가 얼면서 체적이 팽창되었을 때 배관이 압력을 이기지 못하고 파손되는 사례를 개선하기 위한 기술은 종래에 다양하게 제시되어 있다.

그러나 이들 종래 기술의 핵심은 외부에서 열원을 가져와 배관을 가열하거나(예: 실용신안등록출원 제20-2005-0022930호(배관 동파 방지장치)), 배관의 외부를 보온재로 씌워 차가운 외부 공기와 분리시킴으로써 목적 달성을 시도하고 있다. 이러한 방법은 복잡한 별도의 가열 시스템이 필요하거나, 보온을 위해 계절별로 배관에 보온재를 씌워야 하는 번거로움이 따르고 비용의 상승도 문제가 되고 있다.

마지막으로 충분한 강도를 가지도록 배관의 두께를 전체적으로 키우는 방법이 검토될 수 있으나 이는 배관의 중량이 상대적으로 매우 커져 작업성이 떨어지는 것은 물론 원자재 구입비용이 증가하는 문제점이 있다.

배관 동파 방지장치 (실용신안등록출원 제20-2005-0022930호)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 별도의 가열시스템이나 부가적인 보온작업의 수행이 필요하지 않으며 또한 배관의 무게 증가가 크지 않는 범위에서 효과적으로 배관의 동파 방지 기능을 높여 주는 방안으로써, 배관 몸체의 내부에는 돌기를 설치하고 외부에는 요(凹)형 홈을 설치하여 배관의 동파를 방지하는 방안을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 유체의 흐름 통로로 사용되는 배관에 있어서, 배관의 외부와 내부의 경계를 이루는 몸체의 단면을 기준으로 내측에 원주를 따라 일정한 간격으로 설치되는 복수개의 돌기를 기본적인 구조로 제공한다.

상기 돌기는 최소 90도 이하의 간격으로 4개 이상이 배치되어 서로 마주 보며 배열되는 것이 균등하게 얼음의 팽창압력을 분산할 수 있어 바람직하다. 배관에 팽창력으로 작용하는 얼음의 두께가 돌기로 인해 원주를 기준으로 전체 둘레가 고르지 않게 됨으로써 배관 전체에 가해지는 압력이 현저하게 낮아지게 된다.

상기 돌기의 형상은 상기 몸체에 연결된 상기 돌기의 뿌리부 폭이 상기 돌기의 선단부 폭에 비해 두꺼운 큰 마름모, 반원형, 삼각형 가운데 어느 하나의 형상을 가지는 것이 얼음의 팽창압력을 분산하는 효과에 더해 쐐기역할을 함으로써 얼음이 팽창할수록 상기 돌기가 형성된 위치에서 부분 균열의 생성을 유도할 수 있어 더욱 효과적이다.

상기 돌기의 마름모, 반원형, 삼각형 등의 형상은 상기 돌기의 뿌리부 폭이 상기 돌기의 선단부 폭에 비해 두꺼운 것으로 포괄적으로 규정한다. 특히 얼음이 망치로 가하는 충격보다는 쐐기나 송곳으로 가하는 충격에 현저히 약하다는 점에서 상기 돌기의 형상은 얼음에 균열을 일으키는 데 유리하다. 즉, 상기 돌기가 형성된 위치에서는 얼음의 팽창압력의 작용 방향과 반대의 방향으로 커다란 반력이 집중되게 된다.

상기 몸체의 상기 단면을 기준으로 외측에 요(凹)형 홈을 형성하고, 상기 요(凹)형 홈의 위치는 상기 몸체를 기준으로 상기 돌기가 설치된 지점의 외측에 대응되도록 하는 것이 배관의 몸체가 온도차이로 수축을 일으킬 때 주름과 같은 역할을 통해 여유공간을 마련해 주게 되어 파괴를 지연시키는 효과를 얻을 수 있다.

상기 요(凹)형 홈의 높이는 상기 돌기의 높이를 초과하지 않는 것이 배관의 강도 유지를 위해 바람직하다. 또한, 상기 몸체와 상기 돌기 또는 상기 요(凹)형 홈은 일체형으로 제작되고, 상기 돌기 또는 요(凹)형 홈은 길이방향으로 연속 설치된 것이 바람직하다.

본 발명은 배관 몸체의 내부와 외부에 간단한 형상 추가를 통해 동파 방지효과를 획기적으로 높인다. 특히, 본 발명은 종래의 외부 열원을 이용한 기술과 같이 복잡하지도 않을뿐더러 외부에 보온재를 덮는 것과 같은 반복적인 작업이 필요하지 않는 영구적인 해결수단을 제공하는 효과가 있다. 또한 본 발명에 적용된 내부 돌기는 유체가 배관을 통과할 때 일으키는 와류현상을 감소시키고, 외부 요(凹)형 홈은 배관을 지중이나 콘크리트에 매설할 때 피복층과 고정되는 효과를 증진시키는 부가적인 이점이 있다. 이렇게 형성된 일체형 및 연속 설치된 돌기는 휨에 약한 배관의 구조 강도를 보강해 주는 효과도 부수적으로 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 배관의 몸체 내부에 돌기가 설치된 실시예를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 배관의 몸체 외부에 요(凹)형 홈이 설치된 실시예의 도면이다.
도 3은 도 1과 도 2의 실시예의 상세한 실시예를 보여주는 도면이다.
도 4는 얼음의 팽창압력과 돌기부에서 반력의 작용 방향을 보여주는 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 배관의 동파방지에 관한 구체적인 실시 내용을 설명한다.

도 1은 본 발명의 배관의 몸체(20) 내부에 돌기(30)가 설치된 실시예를 보여주는 도면이다.

유체의 흐름 통로로 사용되는 배관(10)은 상기 배관(10)의 외부와 내부의 경계를 이루는 배관의 몸체(20)를 구비하며, 상기 몸체(20)는 길이방향으로는 선형을 이루고 단면은 원형으로 형성된다. 상기 단면을 기준으로 내측에 원주를 따라 일정한 간격을 두고 복수개의 돌기(30)가 설치되고, 상기 돌기(30)는 최소 90도 이하의 간격으로 4개 이상이 배치되어 서로 마주 보며 배열된다.

상기 돌기(30)의 배열구조로 인해 균등하게 얼음의 팽창압력을 분산할 수 있는바, 배관에 팽창력으로 작용하는 얼음의 두께가 상기 돌기(30)로 인해 원주를 기준으로 전체 둘레가 고르지 않게 됨으로써 배관(10) 전체에 가해지는 압력이 현저하게 낮아지게 된다. 즉, 상기 돌기(30)의 기본적인 역할은 얼음에 접촉하는 배관(10) 몸체(20)의 면적을 늘려줌으로써 팽창하는 얼음에 의한 압력의 작용을 감소시키는 것으로, 재료역학에서 기본적으로 사용되고 있는 다음 식에 근거한다.

σ = P / A (여기에서 σ : 허용응력, P : 작용압력, A : 작용면적)

도 2는 본 발명의 배관의 몸체(20) 외부에 요(凹)형 홈(40)이 설치된 실시예의 도면이고, 도 3은 도 1과 도 2의 실시예의 상세한 실시예를 보여주는 도면이다.

상기 돌기(30)의 형상은 상기 배관의 몸체(20)에 연결된 상기 돌기(30)의 뿌리부 폭(32)이 상기 돌기(30)의 선단부 폭(33)에 비해 큰 마름모 또는 반원형, 삼각형 가운데 어느 하나의 형상으로 형성된다. 이로써 상기 돌기(30)가 얼음의 팽창압력을 분산하는 효과에 더해 쐐기역할을 함으로써 얼음이 팽창할수록 상기 돌기(30)가 형성된 위치에서 부분 균열의 생성을 유도할 수 있어 더욱 효과적이다.

즉, 상기 돌기(30)의 마름모, 반원형, 삼각형 등의 형상은 상기 돌기(30)의 뿌리부 폭(32)이 상기 돌기(30)의 선단부 폭(33)에 비해 큰 것으로 포괄적으로 규정한다. 예를 들어 얼음이 망치로 가하는 충격보다는 쐐기나 송곳으로 가하는 충격에 현저히 약하다는 점에서, 상기 돌기(30)의 형상은 얼음에 균열을 일으키는 데 유리하다. 즉, 상기 돌기(30)가 형성된 위치에서는 얼음의 팽창압력의 작용 방향과 반대의 방향으로 커다란 반력이 집중되는 것이다(도 4).

상기 배관의 몸체(20)의 상기 단면을 기준으로 외측에 요(凹)형 홈(40)을 형성하고, 상기 요(凹)형 홈(40)의 위치는 상기 배관의 몸체(20)를 기준으로 상기 돌기(30)가 설치된 내측에 대응되는 곳인 지점의 외측에 형성되도록 한다. 이렇게 함으로써 배관의 몸체(20)가 온도차이로 수축을 일으킬 때 주름과 같은 역할을 통해 여유공간을 마련해 주게 되어 파괴를 지연시키는 효과를 얻을 수 있다.

상기 요(凹)형 홈(40)의 높이(41)는 상기 돌기의 높이(31)를 초과하지 않는 것이 배관(10)의 강도 유지를 위해 바람직하다. 상기 배관의 몸체(20)와 상기 돌기(30) 또는 상기 요(凹)형 홈(40)은 일체형으로 제작되고, 상기 돌기(30) 또는 요(凹)형 홈(40)은 길이방향으로 연속 설치된다.

도 4는 얼음의 팽창압력과 돌기부에서 반력의 작용 방향을 보여주는 도면이다.

도 4는 얼음의 팽창압력이 배관의 몸체(20)의 원주를 따라 고르게 분포하중의 형태로 작용하지만 돌기(30)에서 반력이 강하게 반대방향으로 작용하여 얼음에 균열 일으키기고 얼음의 압력을 상기 돌기(30)의 개수만큼 분할하는 효과를 가져 올 수 있음을 보여 준다. 이때 상기 돌기는 배관의 몸체(20)의 원주를 따라 일정한 간격으로 상호 대칭적으로 배열하게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 배관
20 : 배관의 몸체
30 : 돌기
31 : 돌기의 높이
32 : 뿌리부 폭
33 : 선단부 폭
40 : 요(凹)형 홈
41 : 홈의 높이

Claims (5)

1. 유체의 흐름 통로로 사용되는 배관에 있어서,
   상기 배관의 외부와 내부의 경계를 이루되, 길이방향으로는 선형을 이루고 단면은 원형으로 형성되는 몸체; 및
   상기 몸체의 단면을 기준으로 내측에 원주를 따라 일정한 간격을 두고 설치되는 복수개의 돌기;를 포함하되,
   상기 돌기는 최소 90도 이하의 간격으로 4개 이상이 배치되어 서로 마주 보며 배열되는 것을 특징으로 하는 동파 방지용 배관.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 돌기의 형상은 상기 몸체에 연결된 상기 돌기의 뿌리부 폭이 상기 돌기의 선단부 폭에 비해 큰 마름모, 반원형, 삼각형 가운데 어느 하나의 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 동파 방지용 배관.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 몸체의 상기 단면을 기준으로 외측에 요(凹)형 홈을 형성하고,
   상기 요(凹)형 홈의 위치는 상기 몸체를 기준으로 상기 돌기가 설치된 내측에 대응되는 곳인 지점의 외측인 것을 특징으로 하는 동파 방지용 배관.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 요(凹)형 홈의 높이는 상기 돌기의 높이를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 동파 방지용 배관.
5. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
   상기 몸체와 상기 돌기 또는 상기 요(凹)형 홈은 일체형으로 제작되고, 상기 돌기 또는 요(凹)형 홈은 길이방향으로 연속 설치된 것을 특징으로 하는 동파 방지용 배관.
   

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