KR20170037525A - 배관용 클램프 - Google Patents

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Abstract

배관용 클램프가 소개된다.
이 배관용 클램프는 배관의 외면을 감싸는 틈부식 방지부재와, 틈부식 방지부재를 사이에 두고 조립되고, 양단부에 배관이 관통되는 개구홀이 형성된 개구벽이 구비된 바디를 포함하고, 틈부식 방지부재는 개구벽 간 거리와 동일한 길이로 제공되어, 틈부식 방지부재의 끝단이 상기 개구벽에 의해 지지될 수 있다.

Description

배관용 클램프{CLAMP FOR PIPE}
본 발명은 배관용 클램프에 관한 것이다.
일반적으로, 선박, 시추선, 부유식 원유생산저장하역설비(FPSO: Floating Production Storage Offloading)와 같은 부유식 구조물에는, 가스나 오일 등의 작업 유체를 이송하기 위한 배관 설비가 설치될 수 있다.
예를 들어, 시추선에는 데릭과 같은 시추 장비가 탑재될 수 있고, 해저를 시추하는 시추용 드릴의 원활한 구동을 위해 윤활 오일이 배관을 통해 제공될 수 있다. 이때, 배관은 윤활 오일의 원거리 이송을 위해, 흔들림 없이 고정되어야 하므로, 배관은 클램프에 의해 고정될 수 있다.
클램프는 선박 설계의 규정에 따라 배관의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 설치되어 배관을 견고하게 지지한다. 수십 내지 수백 미터 이하의 지하로 연장되는 배관의 경우, 작업자의 접근이 어려워 유지 보수가 힘들고, 부식 등으로 배관이 손상될 경우, 손상된 부분으로부터 작업 유체가 누설되는 문제가 발생될 수 있다.
따라서, 배관 및 배관용 클램프의 부식 방지를 위한 철저한 관리가 필요하다. 이에, 작업 유체를 이송하는 배관은 스테인리스 스틸(stainless steel) 계열 또는 다양한 금속 재료로 제작되고, 배관용 클램프는 플라스틱 재질로 제작되기도 한다.
종래 배관용 클램프의 경우, 지지력 향상을 위해, 배관의 외주면과 많은 면적을 접촉하는 구조를 갖는데, 이때, 배관용 클램프와 접촉되는 배관 외주면에는 틈새 부식(crevice corrosion)이 발생될 수 있다. 틈새 부식은 금속 간 또는 금속과 다른 재료 간 틈새에 전해질 수용액이 들어가서 이온의 농도차로 발생하는 전기화학적 부식이다.
이와 같이, 배관용 클램프와 접촉되는 배관의 외주면에 틈새 부식이 진행될 경우, 육안으로 확인되지 않음에 따라, 틈새 부식이 그대로 방치될 수 있다. 결국, 틈새 부식으로 인해 배관에 구멍이 발생될 수 있다.
특허문헌: 국내 등록특허공보 10-1422171호 (2014. 7. 16. 등록)
본 발명의 실시예들은 외부의 수분 및 산소와의 접촉으로 인한 틈새 부식을 최소화할 수 있는 배관용 클램프를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 배관용 클램프는, 배관의 외면을 감싸는 틈부식 방지부재; 및 상기 틈부식 방지부재를 사이에 두고 조립되고, 양단부에 상기 배관이 관통되는 개구벽이 구비된 바디를 포함하고, 상기 틈부식 방지부재는 상기 개구벽 간 거리와 동일한 길이로 제공되어, 상기 틈부식 방지부재의 끝단이 상기 개구벽에 의해 지지될 수 있다.
이때, 상기 틈부식 방지부재는 표면에 산화피막이 형성된 알루미늄 합금을 포함할 수 있다.
또한, 상기 틈부식 방지부재의 내경은 상기 개구홀의 내경보다 적어도 작은 직경을 갖을 수 있다.
또한, 상기 개구홀에는 외측에 위치한 내경이 내측에 위치한 내경보다 적어도 더 큰 직경을 갖도록, 경사면이 마련될 수 있다.
또한, 상기 틈부식 방지부재의 끝단에는 단턱부가 형성되고, 상기 배관이 관통되는 상기 개구벽의 개구홀에는 상기 틈부식 방지부재의 단턱부가 지지될 수 있다.
또한, 상기 틈부식 방지부재의 단턱부는 상기 바디의 외부로 노출되지 않도록 상기 개구홀의 내경면에 적어도 접촉되게 지지될 수 있다.
또한, 상기 단턱부에는 외측에 위치한 내경이 내측에 위치한 내경보다 적어도 더 큰 직경을 갖도록, 경사면을 포함할 수 있다.
또한, 상기 틈부식 방지부재는 상기 배관의 상부 외경면을 감싸고, 상기 단턱부를 통해 상기 개구홀에 지지되는 제 1 방지부재와, 상기 배관의 하부 외경면을 감싸고, 상기 단턱부를 통해 상기 개구홀에 지지되는 제 2 방지부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 틈부식 방지부재는 상기 배관보다 금속 반응성이 큰 금속을 포함하고, 상기 배관의 둘레면을 둘러싸도록 배치되는 방청부와, 상기 방청부의 외주면을 둘러싸도록 배치되는 외주 보호부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 바디는 상호 조립되어 상기 배관의 둘레면을 감싸도록 구비되는 제 1 바디 및 제 2 바디를 포함하고, 상기 제 1 바디 및 제 2 바디의 내부에는, 상기 틈부식 방지부재가 안착되도록 상기 틈부식 방지부재의 외주면 중 적어도 일부에 대응하는 형상을 가지는 지지부가 구비될 수 있다.
또한, 상기 방청부는 상기 외주 보호부의 길이보다 짧은 길이를 가질 수 있다.
또한, 상기 틈부식 방지부재는 상기 배관의 둘레면에 대응되는 형상의 내주면을 가지는 마감 보호부를 더 포함하고, 상기 마감 보호부는 상기 방청부의 길이 방향 양측에 구비되며, 상기 마감 보호부의 외주면은 상기 외주 보호부의 내주면에 밀착 결합될 수 있다.
또한, 상기 틈부식 방지부재의 양단은 상기 바디가 구비된 방향으로 절곡되어 상기 바디에 인입되고, 상기 바디는 상호 대응하는 형상으로 구비되고, 상호 조립되어 상기 배관의 외주면을 감싸도록 구비되는 제 1 바디 및 제 2 바디로 구비되며, 상기 제 1 바디 및 제 2 바디에는 내측으로 인입되어 상기 틈부식 방지부재가 안착되는 지지부가 구비될 수 있다.
또한, 상기 틈부식 방지부재는 상기 제 1 바디의 지지부에 안착되고 상기 배관의 외주면 중 일부와 접촉되는 제 1 방지부재와, 상기 제 2 바디의 지지부에 안착되고 상기 배관의 상기 제1 방지부재와 접촉되지 않은 외주면의 일부와 접촉되는 제 2 방지부재로 구비될 수 있다.
또한, 상기 제 1 방지부재와 상기 제 2 방지부재는, 상기 배관의 외주면에 대응하는 형상으로 구비되어 내면이 상기 배관의 외주면에 접촉되는 부식부와, 상기 부식부에서 반경방향 외측으로 연장구비되는 연결부와, 상기 연결부의 연장된 단부에서 상기 제 1 바디 및 상기 제 2 바디를 향하여 각각 절곡된 플랜지부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 산화피막이 표면에 형성된 알루미늄 합금을 틈부식 방지부재에 적용함으로써, 틈부식이 발생되는 환경하에서 산화피막이 파괴된 후 틈부식 방지부재가 배관보다 먼저 부식되어, 배관의 틈부식이 효과적으로 방지될 수 있고, 결국, 배관의 작용 수명이 탁월하게 증가될 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은틈부식 방지부재의 단턱부가단턱부를 제외한 틈부식 방지부재의 나머지 부분보다 먼저 부식되므로, 배관과 바디 사이에 공간이 발생되지 않고, 결국, 공간 발생으로 인한 틈부식이 방지될 수 있고, 특히, 바디가 배관을 효과적으로 잡아주므로, 지지력은 기존대로 유지될 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 틈부식 방지부재가 클램프의 바디 내에서 노출되지 않으므로, 외부의 수분 및 산소와의 접촉을 최소화할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 틈부식 방지부재의 끝단이 바디의 개구벽에 지지됨으로써, 틈부식 방지부재를 바디에 손쉽게 고정할 수 있고, 틈부식 방지부재를 고정하기 위한 별도의 고정장치가 불필요하다는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 틈부식 방지부재가 접촉되는 면을 제외한 배관의 외주면에 코팅층을 형성함으로써, 틈부식 방지부재의 부식에 따른 부식 산물이 클램프의 내부에 발생하는 것을 방지할 수 있고, 결국, 틈부식 방지부재의 수명을 연장할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배관 설비를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배관용 클램프를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 "A-A"선부를 절개하여 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배관용 클램프를 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예의 변형예에 따른 배관용 클램프를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배관용 클램프에서, 표면에 산화피막이 형성된 알루미늄 합금이 틈부식 방지부재와, 표면에 산화피막이 형성되지 않은 틈부식 방지부재 간 작용 수명을 비교한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배관 설비를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배관용 클램프를 도시한 사시도이다.
도 9는 도 8의 "B-B"선부를 절개하여 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배관용 클램프를 도시한 분해 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제 3 실시예의 변형예에 따른 배관용 클램프를 도시한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 배관용 클램프를 포함하는 배관 설비의 사시도이다.
도 13은 도 12의 배관용 클램프의 확대도이다.
도 14는 도 13의 배관용 클램프가 배관 없이 체결된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 15는 도 13의 배관용 클램프의 분해 사시도이다.
도 16은 도 13의 "C-C"에 따른 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제 4 실시예 변형예에 따른 틈부식 방지부재를 나타내는 분해 사시도이다.
도 18은 도 17의 틈부식 방지부재가 조립된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 19는 도 18의 "D-D"에 따른 단면도이다.
도 20은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 배관용 클램프가 결합된 배관의 개략 사시도이다.
도 21은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 배관용 클램프를 확대하여 도시한 확대도이다.
도 22는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 배관용 클램프의 개략 사시도이다.
도 23은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 배관용 클램프의 개략 분해 사시도이다.
도 24는 도 21의 "E-E"선부에 따른 개략 단면도이다.
도 25는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 배관용 클램프에 구비되는 틈부식 방지부재의 개략 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배관 설비를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배관용 클램프를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 "A-A"선부를 절개하여 도시한 단면도이며, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배관용 클램프를 도시한 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배관용 클램프(100)는, 배관(200)의 외면을 감싸는 틈부식 방지부재(110)와, 틈부식 방지부재(110)의 끝단이 지지되도록 틈부식 방지부재(110)가 조립되는 바디(120)를 포함할 수 있다.
여기서, 배관(200)은 오일, 가스 등을 원거리까지 이송하기 위한 파이프(또는 튜브)로, 내부식성 및 강도가 우수한 스테인레스 스틸(Stainless Steel) 또는 다양한 계열의 합금으로 제작될 수 있다. 배관(200)은 유체를 이송하는 관로가 길이 방향으로 형성될 수 있고, 플레이트와 같은 설치 영역(20)에 클램프(100)를 통해 고정될 수 있다.
바디(120)는 배관(200)을 설치 영역(20)에 고정하거나, 복수 개의 배관(200)을 서로 연결할 수 있다. 바디(120)는 육면체의 하우징 형태로 제공될 수 있고, 바디(120)의 양단부에는 개구홀(121a)이 형성된 개구벽(121)이 마련될 수 있다. 이때, 개구홀(121a)은 배관(200)의 외주면과 대응되는 형상의 관통홀로, 개구홀(121a)의 내경은 틈부식이 발생하지 않을 수준의 간격으로 배관(200)의 외경보다 적어도 크게 설계된다. 예를 들어, 개구홀(121a)의 내경과 배관(200)의 외경 간격은 약 100마이크론 이상의 간격을 유지할 수 있다.
바디(120)의 내부에는 틈부식 방지부재(110)의 외면을 지지하기 위한 리브(122)가 마련될 수 있다. 리브(122)는 적어도 하나 이상으로 구성될 수 있고, 리브(122)의 단부는 틈부식 방지부재(110)의 외면 형상에 대응되는 형태로 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 바디(120)의 내부에는 틈부식 방지부재(110)를 지지하기 위한 리브(122)가 마련되는 구조이지만, 이에 한정되지는 아니하며, 바디(120)는 별도의 리브 없이도, 바디(120)의 자체 구조(예를 들어, 바디의 내부가 채워진 상태)에 의해 틈부식 방지부재(110)를 지지할 수 있을 것이다.
바디(120)는 배관(200)보다 활성이 큰 금속재질로 제작될 수 있으나, 비용적인 측면과 무게를 고려하여 비금속 재질로 제작될 수도 있다. 예를 들어, 바디(120)는 테프론(Teflon), 테프론을 함유한 복합 합성 수지, 플라스틱 또는 글라스 화이버(Glass Fiber) 등을 포함하는 테프론 재질로 제작될 수 있다.
바디(120)는 틈부식 방지부재(110)를 사이에 두고 조립되는 제 1 바디(120a) 및 제 2 바디(120b)로 구성될 수 있다. 제 1 바디(120a)는 틈부식 방지부재(110)의 상부를 감싸도록 하부가 개방되는 박스 형태일 수 있고, 제 2 바디(120b)는 틈부식 방지부재(110)의 하부를 감싸도록 상부가 개방되는 박스 형태일 수 있다. 제 1 바디(120a)에는 제 1 방지부재(110a)가 끼워 고정될 수 있고, 제 2 바디(120b)에는 제 2 방지부재(110b)가 끼워 고정될 수 있다.
이들 제 1 바디(120a) 및 제 2 바디(120b)는, 틈부식 방지부재(110)를 사이에 두고 상하로 배치된 상태에서, 볼트와 같은 체결부재(130)에 의해 하나의 바디(120)로 조립될 수 있다. 이때, 체결부재(130)는 보강 플레이트(150)의 통공(151)을 관통하여 제 1 바디(120a) 및 제 2 바디(120b)의 장착홀(123)에 조립될 수 있다.
본 실시예에서, 바디(120)는 틈부식 방지부재(110)의 상부 및 하부를 각각 감싸도록 조립되는 제 1 바디(120a) 및 제 2 바디(120b)로 구성되지만, 이러한 구조에 한정되지는 아니하며, 바디(120)는 하나의 박스 형태로 제공될 수도 있다.
틈부식 방지부재(110)는 배관(200)의 외면에 직접적인 접촉이 이루어지는데, 바디(120)와 배관(200) 사이에 배치된 상태에서, 배관(200)보다 먼저 부식됨으로써, 배관(200)의 틈새 부식을 방지할 수 있다.
왜냐하면, 빗물이나 공기 중의 수분과 같은 전해질이 존재하는 환경에서 이종 재질의 금속이 접촉하게 되면 두 금속 간 전위차에 의하여 전지가 형성된다. 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. 이때의 양극을 희생양극(Sacrificial anode)이라고 한다. 본 발명에서 배관(200)은 음극이 되고, 틈부식 방지부재(110)는 희생 양극이 되어, 틈부식 방지부재(110)가 배관(200)보다 먼저 부식됨으로써, 배관(200)을 부식으로부터 보호할 수 있다.
여기서, 틈부식 방지부재(110)의 내경(H1)은 틈부식이 발생되지 않을 수준의 간격으로, 개구홀(121a)의 내경(H2)보다 적어도 작은 직경을 갖도록 설계될 수 있다. 예를 들면, 개구홀(121a)의 내경과 배관(200)의 외경 간격은 약 100마이크론 이상의 간격을 유지할 수 있다. 이로써, 배관(200)의 외면이 개구홀(121a)의 내경면에 직접적으로 접촉되는 것을 방지할 수 있다. 아울러, 틈부식 방지부재(110)의 내경은 배관(200)의 외경과 동일한 직경을 갖도록 설계되어, 틈부식 방지부재(110)의 내경면과 배관(200)의 외경면이 서로 밀착됨으로써, 틈부식 방지부재(110)의 내경면과 배관(200)의 외경면 사이에 부식 발생을 미연에 방지할 수 있다.
틈부식 방지부재(110)는 배관(200)의 상부 외면에 밀착되는 제 1 방지부재(110a)와, 배관(200)의 하부 외면에 밀착되는 제 2 방지부재(110b)로 구성될 수 있다. 이들 제 1 방지부재(110a) 및 제 2 방지부재(110b)의 외면은 바디(120)의 리브(122)를 통해 지지될 수 있고, 제 1 방지부재(110a) 및 제 2 방지부재(110b)의 양끝단은 바디(120)의 개구벽(121)에 의해 지지될 수 있다. 이를 위해, 틈부식 방지부재(110)의 길이와 개구벽(121) 간 거리는 동일한 길이로 설계된다.
이와 같이, 틈부식 방지부재(110)는 바디(120)의 리브(122)를 통해 배관(200)의 외경방향으로 지지됨으로써, 틈부식 방지부재(110)의 내면이 배관(200)의 외면에 최대한 밀착될 수 있다. 또한, 틈부식 방지부재(110)는 바디(120)의 개구벽(121)을 통해 배관(200)의 길이방향으로 지지됨으로써, 별도의 고정장치 없이도, 바디(120) 내에서 틈부식 방지부재(110)의 위치가 고정될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예의 변형예에 따른 배관용 클램프를 도시한 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예의 변형예에 따르면, 바디(120)의 개구홀(121a')에는 바디(120)의 외측 방향으로 기울어진 경사면이 형성될 수 있다.
이 개구홀(121a')은 외측에 위치한 내경이 내측에 위치한 내경보다 적어도 더 큰 직경을 갖는 내경면으로 구성됨으로써, 개구홀(121a')에 위치한 응축수가 경사면을 통해 바디(120)의 외측 방향으로 배출될 수 있다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배관 설비(10)에서, 틈부식 방지부재(110)가 접촉되는 면을 제외한 배관(200)의 외주면에는, 부식을 방지하기 위한 코팅층(210)이 형성될 수 있다.
도 1을 다시 참고하면, 배관(200)의 외주면, 특히, 틈부식 방지부재(110)가 접촉되는 면을 제외한 배관(200)의 외주면에는 부식을 방지하기 위한 코팅층(210)이 형성될 수 있다. 코팅층(210)은 투명한 에폭시 또는 우레탄 도료 등에 방청 도료와 같은 방식 물질이 혼합되어, 틈부식 방지부재(110)가 접촉되는 면을 제외한 배관(200)의 외주면에 도포됨으로써, 틈부식 방지부재(110)의 부식에 따른 부식 산물이 클램프(100)의 내부에 발생하는 것을 방지할 수 있고, 결국, 틈부식 방지부재(110)의 수명을 연장할 수 있다.
코팅층(210)에는 방식 물질과 함께, PH 농도에 따라 색깔이 변경되는 지시약이 혼합될 수 있다. 예컨대, 배관(200) 외주면에 부식이 발생되는 경우, 부식이 발생된 부위에는 수소이온이 증가하여 pH가 낮아지게 되고, 틈새 부식에 인접한 배관(200)의 외주면에는 OH 이온 증가로 인해 pH가 높아지게 된다. 따라서, 배관(200)의 외주면에 지시약이 혼합된 코팅층(210)을 형성하면, 부식은 항상 pH 변화를 동반하므로, 지시약이 포함된 코팅층(210)을 통해, 틈새 부식의 검출이 가능하다.
여기서, 코팅층(210)에 혼합되는 지시약은 중성에서 알칼리성으로 변화될 때 변색되는 알칼리 검출 지시약일 수 있으나, 이외에도 배관(200)의 재질에 따라 대응되는 변색 pH 범위를 갖는 지시약이 사용될 수 있다.
클램프(100)는 배관(200)의 외면을 감싸는 틈부식 방지부재(110)와, 틈부식 방지부재(110)의 끝단이 개구벽(121)에 의해 지지되는 바디(120)를 포함할 수 있다. 여기서, 클램프(100)의 구성은, 상술한 배관용 클램프에 적용되는 구성과 동일한 구성이므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이하에서는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배관 설비의 작용 및 효과에 대해 설명한다.
먼저, 틈부식 방지부재(110)가 배관(200)의 외주면을 둘러싸도록 한 쌍의 바디(120)를 맞대어 배치한다. 이후, 바디(120)의 상부에 보강 플레이트(150)를 배치하고, 볼트와 같은 체결부재(130)를 보강 플레이트(150)의 통공(151)으로 끼워 넣은 후, 설치 영역(20)인 플레이트에 체결함으로써, 클램프(100)의 설치 작업을 완료한다.
이때, 제 1 방지부재(110a) 및 제 2 방지부재(110b)의 외면은 바디(120)의 리브(122)를 통해 지지될 수 있고, 제 1 방지부재(110a) 및 제 2 방지부재(110b)의 양끝단은 바디(120)의 개구벽(121)에 의해 지지됨으로써, 별도의 고정장치 없이도, 바디(120) 내에서 틈부식 방지부재(110)의 위치가 고정될 수 있다.
아울러, 틈부식 방지부재(110)가 접촉되는 면을 제외한 배관(200)의 외주면에는 부식을 방지하기 위한 코팅층(210)이 형성되므로, 틈부식 방지부재(110)의 부식에 인한 부식 산물이 클램프(100)의 내부에 발생하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배관용 클램프에 따르면, 틈부식 방지부재는 표면에 산화피막이 형성된 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있다.
예컨대, 통상 배관의 부식 방지를 위해 틈부식 방지부재에 적용되는 희생 알루미늄 전극(Sacricial Al Anode)의 경우, 부식을 방지하고자 하는 대상 금속(예를 들면, 배관)부식 방지를 위해, In,Zn,Sn 등을 첨가하여 희생 전극으로서의 역활을 지속적으로 유지할 수 있게 하는데, 여기서, 첨가된 원소(In,Zn,Sn...)의 역할은 부식환경에서 부식을 방지하고자 하는 대상 금속(배관)의 부식 방지 면적을 극대화하고, 희생 알루미늄 전극 표면에 산화 피막의 형성을 방지하여 지속적으로 부식 방지 역활을 수행하도록 한다.
표면에 산화피막이 형성된 알루미늄 합금과, 배관의 부식 방지를 위해 틈부식 방지부재에 적용되는 희생 알루미늄 전극의 성분을 비교하면 [표 1]과 같다.
In Ga Zn Si Cu Fr Hg Sn Mn Mg Cr Al
희생
알루미늄
전극		 0.014-
0.020		 N/A 4.0-6.5 0.08-0.20 0.004
max.		 0.09
max.		 0.001
max.
 0.001
max.		 Remainder
알루미늄 합금
(6061)		 N/A N/A 0.25
max.		 0.8
max.		 0.4
max.		 0.7
max.		 0.15max. 1.2
max.		 0.35max.
그런데, 본 실시예에 적용되는 틈부식 방지부재의 성분은 희생 알루미늄 전극의 성분이외에도, 산화피막이 표면에 형성되는 알루미늄 합금이 사용가능하다. 왜냐하면, 틈부식 방지 클램프는 스테인레스 스틸을 포함한 고내식성 배관에 사용되는 클램프로, 알루미늄 합금에 존재하는 산화 피막은 일반적인 환경에서 판괴되지 않지만, 배관의 틈부식이 발생되는 환경하에서 파괴되므로, 산화 피막이 파괴된 이후, 알루미늄 합금 모재에 의해 배관의 틈부식이 방지될 수 있기 때문이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배관용 클램프에서, 표면에 산화피막이 형성된 알루미늄 합금이 틈부식 방지부재와, 표면에 산화피막이 형성되지 않은 틈부식 방지부재 간 작용 수명을 비교한 그래프이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 표면에 산화피막이 형성된 알루미늄 합금 재질의 틈부식 방지부재(본 발명)과, 표면에 산화피막이 형성되지 않은 틈부식 방지부재(비교 발명) 간 작용 수명을 비교해 보면, 본 발명(C, D, E)이 비교 발명(A, B)보다, 작용 수명이 8배 이상 증가됨을 확인할 수 있다.
여기서, A는 아연 희생부재(Zn anode), B는 알루미늄 희생부재(Al anode), C는 알루미늄 합금(Al ally : 2024), D는 알루미늄 합금(Al ally : 6061), E는 알루미늄 합금(Al ally : 7075)이다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배관 설비를 도시한 분해 사시도이고, 도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배관용 클램프를 도시한 사시도이고, 도 9는 도 8의 "B-B"선부를 절개하여 도시한 단면도이며, 도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배관용 클램프를 도시한 분해 사시도이다.
도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배관용 클램프(100)는, 배관(200)의 외면을 감싸는 틈부식 방지부재(110)와, 틈부식 방지부재(110)의 단턱부(124)가 지지되도록 틈부식 방지부재(110)가 조립되는 바디(120)를 포함할 수 있다.
여기서, 배관(200)은 오일, 가스 등을 원거리까지 이송하기 위한 파이프(또는 튜브)로, 내부식성 및 강도가 우수한 스테인레스 스틸(Stainless Steel) 또는 다양한 계열의 합금으로 제작될 수 있다. 배관(200)은 유체를 이송하는 관로가 길이 방향으로 형성될 수 있고, 플레이트와 같은 설치 영역(20)에 클램프(100)를 통해 고정될 수 있다.
바디(120)는 배관(200)을 설치 영역(20)에 고정하거나, 복수 개의 배관(200)을 서로 연결하기 위한 구성으로, 육면체의 하우징 형태로 제공될 수 있다. 바디(120)의 양단부에는 개구홀(121a)이 형성된 개구벽(121)이 마련될 수 있다. 이때, 개구홀(121a)은 배관(200)의 외주면과 대응되는 형상의 관통홀로, 개구홀(121a)의 내경은 틈부식이 발생하지 않을 수준의 간격으로 배관(200)의 외경보다 적어도 크게 설계된다. 예를 들어, 개구홀(121a)의 내경과 배관(200)의 외경 간격은 약 100마이크론 이상의 간격을 유지할 수 있다.
바디(120)의 내부에는 틈부식 방지부재(110)의 외면을 지지하기 위한 리브(122)가 마련될 수 있다. 리브(122)는 적어도 하나 이상으로 구성될 수 있고, 리브(122)의 단부는 틈부식 방지부재(110)의 외면 형상에 대응되는 형태로 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 바디(120)의 내부에는 틈부식 방지부재(110)를 지지하기 위한 리브(122)가 마련되는 구조이지만, 이에 한정되지는 아니하며, 바디(120)는 별도의 리브 없이도, 바디(120)의 자체 구조(예를 들어, 바디의 내부가 채워진 상태)에 의해 틈부식 방지부재(110)를 지지할 수 있을 것이다.
바디(120)는 배관(200)보다 활성이 큰 금속재질로 제작될 수 있으나, 비용적인 측면과 무게를 고려하여 비금속 재질로 제작될 수도 있다. 예를 들어, 바디(120)는 테프론(Teflon), 테프론을 함유한 복합 합성 수지, 플라스틱 또는 글라스 화이버(Glass Fiber) 등을 포함하는 테프론 재질로 제작될 수 있다.
바디(120)는 틈부식 방지부재(110)를 사이에 두고 조립되는 제 1 바디(120a) 및 제 2 바디(120b)로 구성될 수 있다. 제 1 바디(120a)는 틈부식 방지부재(110)의 상부를 감싸도록 하부가 개방되는 박스 형태일 수 있고, 제 2 바디(120b)는 틈부식 방지부재(110)의 하부를 감싸도록 상부가 개방되는 박스 형태일 수 있다. 제 1 바디(120a)에는 제 1 방지부재(110a)가 끼워 고정될 수 있고, 제 2 바디(120b)에는 제 2 방지부재(110b)가 끼워 고정될 수 있다.
이들 제 1 바디(120a) 및 제 2 바디(120b)는, 틈부식 방지부재(110)를 사이에 두고 상하로 배치된 상태에서, 볼트와 같은 체결부재(130)에 의해 하나의 바디(120)로 조립될 수 있다. 이때, 체결부재(130)는 보강 플레이트(150)의 통공(151)을 관통하여 제 1 바디(120a) 및 제 2 바디(120b)의 장착홀(123)에 조립될 수 있다.
본 실시예에서, 바디(120)는 틈부식 방지부재(110)의 상부 및 하부를 각각 감싸도록 조립되는 제 1 바디(120a) 및 제 2 바디(120b)로 구성되지만, 이러한 구조에 한정되지는 아니하며, 바디(120)는 하나의 박스 형태로 제공될 수도 있다.
틈부식 방지부재(110)는 배관(200)의 외면에 직접적인 접촉이 이루어지는 부분으로, 바디(120)와 배관(200) 사이에 배치된 상태에서, 배관(200)보다 먼저 부식됨으로써, 배관(200)의 틈새 부식을 방지할 수 있다. 본 발명에서 배관(200)은 음극이 되고, 틈부식 방지부재(110)는 희생 양극이 되어, 틈부식 방지부재(110)가 배관(200)보다 먼저 부식됨으로써, 배관(200)을 부식으로부터 보호할 수 있다.
여기서, 틈부식 방지부재(110)의 내경은 틈부식이 발생되지 않을 수준의 간격으로, 배관(200)의 외경과 적어도 크게 설계된다.
틈부식 방지부재(110)는 배관(200)의 상부 외면에 밀착되는 제 1 방지부재(110a)와, 배관(200)의 하부 외면에 밀착되는 제 2 방지부재(110b)로 구성될 수 있다. 이들 제 1 방지부재(110a) 및 제 2 방지부재(110b)의 외면은 바디(120)의 리브(122)를 통해 지지될 수 있고, 제 1 방지부재(110a) 및 제 2 방지부재(110b)의 양끝단은 단턱부(124)를 통해 개구벽(121)의 개구홀(121a)에 지지될 수 있다.
이와 같이, 틈부식 방지부재(110)는 바디(120)의 리브(122)에 의해 배관(200)의 외경방향으로 지지됨으로써, 틈부식 방지부재(110)의 내면이 배관(200)의 외면에 최대한 밀착될 수 있고, 단턱부(124)를 통해 바디(120)의 개구홀(121a)에 지지됨으로써, 별도의 고정장치 없이도, 바디(120) 내에서 틈부식 방지부재(110)의 위치가 고정될 수 있다.
특히, 배관(200)의틈부식이 발생되는 환경하에서는,틈부식 방지부재(110)의단턱부(124)가 단턱부(124)를 제외한 틈부식 방지부재(110)의 나머지 부분보다 먼저 부식됨에 따라, 배관(200)과 바디(120) 사이에 공간이 발생되지 않으므로, 공간 발생으로 인한 틈부식이 방지될 수 있고, 바디(120)가 배관(200)을 효과적으로 잡아주므로, 지지력은 기존대로 유지될 수 있다.
도 11은 본 발명의 제 3 실시예의 변형예에 따른 배관용 클램프를 도시한 단면도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예의 변형예에 따르면, 틈부식 방지부재(110)의 단턱부(124')에는 바디(120)의 외측 방향으로 기울어진 경사면이 형성될 수 있다.
이 단턱부(124')는 외측에 위치한 내경이 내측에 위치한 내경보다 적어도 더 큰 직경을 갖는 내경면으로 구성됨으로써, 단턱부(124')에 위치한 응축수가 경사면을 통해 바디(120)의 외측 방향으로 배출될 수 있다.
한편, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배관 설비(10)에서, 틈부식 방지부재(110)가 접촉되는 면을 제외한 배관(200)의 외주면에는, 부식을 방지하기 위한 코팅층(210)이 형성될 수 있다.
도 7을 다시 참고하면, 배관(200)의 외주면, 특히, 틈부식 방지부재(110)가 접촉되는 면을 제외한 배관(200)의 외주면에는 부식을 방지하기 위한 코팅층(210)이 형성될 수 있다. 코팅층(210)은 투명한 에폭시 또는 우레탄 도료 등에 방청 도료와 같은 방식 물질이 혼합되어, 틈부식 방지부재(110)가 접촉되는 면을 제외한 배관(200)의 외주면에 도포됨으로써, 틈부식 방지부재(110)의 부식에 따른 부식 산물이 클램프(100)의 내부에 발생하는 것을 방지할 수 있고, 결국, 틈부식 방지부재(110)의 수명을 연장할 수 있다.
코팅층(210)에는 방식 물질과 함께, PH 농도에 따라 색깔이 변경되는 지시약이 혼합될 수 있다. 예컨대, 클램프(100)와 접촉되는 배관(200) 외주면에 틈새 부식이 발생되는 경우, 틈새 부식이 발생된 부위에는 수소이온이 증가하여 pH가 낮아지게 되고, 틈새 부식에 인접한 배관(200)의 외주면에는 OH 이온 증가로 인해 pH가 높아지게 된다. 따라서, 배관(200)의 외주면에 지시약이 혼합된 코팅층(210)을 형성하면, 틈새 부식은 항상 pH 변화를 동반하므로, 지시약이 포함된 코팅층(210)을 통해, 틈새 부식의 검출이 가능하다.
여기서, 코팅층(210)에 혼합되는 지시약은 중성에서 알칼리성으로 변화될 때 변색되는 알칼리 검출 지시약일 수 있으나, 이외에도 배관(200)의 재질에 따라 대응되는 변색 pH 범위를 갖는 지시약이 사용될 수 있다.
클램프(100)는 배관(200)의 외면을 감싸는 틈부식 방지부재(110)와, 틈부식 방지부재(110)의 끝단이 개구벽(121)에 의해 지지되는 바디(120)를 포함할 수 있다. 여기서, 클램프(100)의 구성은, 상술한 배관용 클램프에 적용되는 구성과 동일한 구성이므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이하에서는 본 발명의 제 3 실시예 따른 배관 설비의 작용 및 효과에 대해 설명한다.
먼저, 틈부식 방지부재(110)가 배관(200)의 외주면을 둘러싸도록 한 쌍의 바디(120)를 맞대어 배치한다. 이후, 바디(120)의 상부에 보강 플레이트(150)를 배치하고, 볼트와 같은 체결부재(130)를 보강 플레이트(150)의 통공(151)으로 끼워 넣은 후, 설치 영역(20)인 플레이트에 체결함으로써, 클램프(100)의 설치 작업을 완료한다.
이때, 제 1 방지부재(110a) 및 제 2 방지부재(110b)의 외면은 바디(120)의 리브(122)를 통해 지지될 수 있고, 제 1 방지부재(110a) 및 제 2 방지부재(110b)의 양끝단은 단턱부(124)를 통해 개구홀(121a)에 의해 지지됨으로써, 별도의 고정장치 없이도, 바디(120) 내에서 틈부식 방지부재(110)의 위치가 고정될 수 있다.
아울러, 틈부식 방지부재(110)가 접촉되는 면을 제외한 배관(200)의 외주면에는 부식을 방지하기 위한 코팅층(210)이 형성되므로, 틈부식 방지부재(110)의 부식에 인한 부식 산물이 클램프(100)의 내부에 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이하, 도 12를 참조하여, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 배관용 클램프(100)에 의해 배관(200)이 설치 영역(20)에 고정된 배관 설비(10)에 대하여 설명한다. 도 12는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 배관용 클램프를 포함하는 파이프 설비의 사시도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 배관 설비(10)는, 플레이트와 같은 설치 영역(20)에 설치될 수 있으며, 배관(200)와 연결되는 배관용 클램프(100)를 포함한다. 이러한 배관용 클램프(100)는 비용적인 측면을 고려하여 테프론(Teflon), 테프론을 함유한 복합 합성 수지, 플라스틱 또는 글라스 화이버(Glass Fiber) 등의 재질로 제작될 수 있다.
배관(200)는 배관용 클램프(100)에 의해 설치 영역(20)에 설치되고, 복수 개의 배관(200)이 배관용 클램프(100)에 의해 연결될 수 있다. 배관(200)는 오일, 가스 등과 같은 유체가 원거리까지 이송되는 관로를 제공하며, 내부식성과 강도가 우수한 스테인레스 스틸(Stainless Steel) 또는 내부식성 합금(Corrosion Resistance Alloy)으로 제작될 수 있다.
배관용 클램프(100)와 배관(200)의 사이에는 틈부식 방지 부재가 제공될 수 있다.
이하에서는 틈부식 방지 부재를 포함하는 배관용 클램프(100)의 구체적인 구성에 대하여 도 13 내지 도 16을 참조하여 설명한다.
도 13은 도 12의 배관용 클램프의 확대도이고, 도 14는 도 13의 배관용 클램프가 파이프 없이 체결된 상태를 나타내는 사시도이고, 도 15는 도 13의 배관용 클램프의 분해 사시도이며, 도 16은 도 13의 "C-C"에 따른 단면도이다.
도 13 내지 도 16을 참조하면, 배관용 클램프(100)는 배관(200)의 둘레면과 면 접촉하여, 배관(200)를 설치 영역(20)에 고정시키거나, 복수 개의 배관(200)를 연결할 수 있다. 이러한 배관용 클램프(100)는 한 쌍의 바디(120a, 120b) 및 한 쌍의 바디(120a, 120b)를 연결하는 체결 부재(130)를 포함할 수 있다. 이때, 제 1 바디(120a)는 배관(200)의 상측에 배치될 수 있고, 제 2 바디(120b)는 배관(200)의 하측에 배치될 수 있다.
배관(200)의 제 1 바디(120a)는 배관(200)의 상측 둘레면을 감싸는 형상을 가질 수 있다. 이때, 제 1 바디(120a)는 육면체 형상일 수 있으며, 그 상면에는 체결 부재(130)가 삽입될 수 있는 장착홀(123)이 적어도 하나 이상 형성될 수 있다. 또한, 제 1 바디(120a)의 일 면 및 그 반대측의 타 면에는 배관(200)이 삽입되는 반원형의 개구홀(121a)이 형성될 수 있다.
또한, 제 1 바디(120a)에는 틈부식 방지부재(110)가 지지될 수 있는 지지부(112)가 형성될 수 있다. 지지부(112)는 틈부식 방지부재(110)의 외주면에 대응하는 형상을 가질 수 있고, 상기 틈부식 방지 부재는 지지부(112)에 안착될 수 있다. 또한, 지지부(112)는 반원형의 개구홀(121a) 보다 더 내측으로 인입되어 있어서, 반원형의 개구홀(121a) 보다 큰 반경으로 형성될 수 있다. 여기서, 틈부식 방지 부재의 "외주면"은 틈부식 방지 부재가 파이프에 접촉되는 면의 반대측 면을 의미한다.
제 2 바디(120b)는 배관(200)의 하측 둘레면을 감싸는 형상을 가질 수 있다. 이러한 제 2 바디(120b)의 구체적인 구성은 제 1 바디(120a)와 동일하게 제공될 수 있다.
한편, 위 서술한 바디(120a, 120b)는 하나의 예시로서 제시되는 것이므로, 본 발명의 사상이 이러한 바디의 형태로 인하여 한정되는 것은 아니고, 클램프의 바디(120a, 120b)는 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 얼마든지 변형하여 실시하는 것이 가능하다.
한편, 제1 바디(210)와 제 2 바디(120b)는 배관(200)를 사이에 두고 상하로 배치된 후, 볼트와 같은 체결 부재(130)가 제 1 바디(120a)의 장착홀(123) 및 제 2 바디(120b)의 삽입홀(102)에 체결됨에 따라 배관(200)를 클램핑하도록 구비되는 것도 가능하다. 이때, 제 1 바디(120a)와 체결 부재(130)의 사이에는 보강 플레이트(130)가 제공될 수 있다.
한편, 틈부식 방지부재(110)는, 배관(200)의 축방향의 단면에서 보았을 때(도 16), 바디(120a, 120b)와 배관(200)의 사이에 배치될 수 있다. 여기서, 배관(200)의 축방향은 도 13의 x축 방향을 의미한다.
또한, 틈부식 방지부재(110)는, 배관(200)의 둘레면의 전부 또는 일부를 둘러싸도록 배치되는 방청부(115)와, 방청부(115)의 외주면을 둘러싸도록 배치되는 외주 보호부(114)를 포함할 수 있다. 여기서, 방청부의 "외주면"은, 앞서 서술한 틈부식 방지 부재의 외주면과 마찬가지로, 방청부가 파이프에 접촉되는 면의 반대측 면을 의미한다.
방청부(115)는 배관(200)보다 금속 반응성이 큰 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 방청부(115)는 알루미늄(Al) 또는 알루미늄(Al)에 주석(Sn), 인(In) 등을 혼합시킨 합금, 아연(Zn), 아연 합금 등으로 구비될 수 있다. 다만, 방청부(115)의 종류는 제안된 실시예에 한정되지 않으며, 구비되는 파이프보다 부식성이 큰 금속소재를 사용하여 대체될 수 있다.
외주 보호부(114)는 바디(120a, 120b)의 길이보다 짧은 길이를 가질 수 있으며, 이로써, 외주 보호부(114)는 바디 (120a, 120b)의 외부로 노출되지 않을 수 있다. 여기서, 「길이」는 배관(200)의 축방향, 즉, 도 13의 x축 방향을 따르는 길이를 의미하며, 본원의 명세서 및 특허청구범위에 기재되어 있는 '길이'는 특별한 언급이 없는 이상, x축 방향을 따르는 길이를 의미한다.
또한, 외주 보호부(114)는 방청부(115)의 외주면 전체를 둘러싸도록 제공될 수 있다. 또한, 외주 보호부(114)는 방청부(115)보다 긴 길이를 가질 수 있고, 이로써, 배관(200)의 축방향(x 방향)을 따라 방청부(115)를 둘러싸게 된다. 또한, 외주 보호부(114)와 방청부(115)는 접착제 등의 접착수단으로 결합될 수 있다.
또한, 외주 보호부(114)는 테프론(Teflon), 테프론을 함유한 복합 합성 수지, 플라스틱, 고강도 폴리 에틸렌, 파라계 전방향족 폴리아미드 또는 글라스 화이버(Glass Fiber) 등의 재질로 제작될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 도면에서는 방청부(115) 및 외주 보호부(114)를 소정의 두께를 가지는 부재로 도시하였으나, 이는 예시에 불과하고, 매우 얇은 두께를 가지는 필름, 포일, 테이핑 가능한 소재 등으로 형성되는 것도 가능하다.
이하에서는, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 배관용 클램프의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 클램프(100)에서 틈부식 방지부재(110)의 방청부(115)는 희생 양극 역할을 수행하여 배관(200)의 부식을 최소화할 수 있다.
또한, 외주 보호부(114)는, 방청부(115)의 외주면이 바디의 내부에 존재하는 물, 공기 등에 노출되는 것을 최소화한다. 따라서, 방청부(115)가 자연적으로 소모되는 정도가 감소될 수 있고, 보다 오랜 기간동안 희생 양극의 기능을 수행할 수 있다. 즉, 외주 보호부(114)가 구비됨으로써 방청부(115)의 수명이 종래보다 길어진다는 효과가 있다.
또한, 외주 보호부(114)는 방청부(115)의 장력을 향상시키고, 파손을 줄일 수 있다는 효과가 있다. 특히, 방청부(115)가 필름, 포일 등의 형태로 매우 얇게 형성되는 경우, 수백Mpa 정도의 낮은 인장강도/항복강도를 가지게 되므로, 파손위험이 높지만, 외주 보호부(114)는 수십GPa에서 수백GPa 정도의 높은 인장강도/항복강도를 가지므로, 외주 보호부(114)가 구비됨으로써 방청부(115)를 손상을 최소화할 수 있다는 효과를 가질 수 있다.
한편, 본 실시예 및 이에 따른 도면에서는, 틈부식 방지부재(110) 및 방청부(115)가 위, 아래의 2개의 부재로 나뉘어서 구비되는 것으로 나타내었으나, 이는 예시에 불과하고, 하나의 부재로 형성되는 것도 가능하다. 즉, 틈부식 방지부재(110) 및 방청부(115)가 각각 하나의 부재로 형성되어 외주면을 감싸도록 테이핑되고, 테이핑의 시작 부분과 끝부분이 접착제 등을 통하여 서로 접착됨으로써 구비되는 것도 가능하다.
또한, 틈부식 방지부재(110)의 외주면 전체가 지지부(112)와 접하는 것으로 도시하였으나, 본 발명의 사상은 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 지지부(112)에 배관(200)와 접촉하는 면으로부터 요입된 홈 또는 리세스가 형성되어, 틈부식 방지부재(110)의 외주면 일부만이 지지부(112)와 접하는 것도 가능하다.
한편, 이러한 구성 이외에도 본 발명의 제 4 실시예 변형예에 따르면, 틈부식 방지부재(110)가 배관(200)의 둘레면을 둘러싸도록 구비되는 마감 보호부(116)를 포함할 수 있다.
이하, 도 17 내지 도 19를 참조하여 제 4 실시예 변형예를 설명한다. 도 17은 본 발명의 제 4 실시예 변형예에 따른 틈부식 방지 부재를 나타내는 분해 사시도이고, 도 18은 도 17의 틈부식 방지 부재가 조립된 상태를 나타내는 사시도이며, 도 19는 도 18의 "D-D"에 따른 단면도이다.
본 발명의 제 4 실시예 변형예를 설명함에 있어서, 상술한 실시예들과 차이를 위주로 설명하며, 동일한 설명 및 도면부호에 대하여 상술한 실시예들을 원용한다.
도 17 내지 도 19를 참조하면, 제 4 실시예 변형예에 따른 틈부식 방지부재(110)는 마감 보호부(116)를 추가적으로 포함한다.
마감 보호부(116)는, 내주면이 배관(200)의 둘레면을 감싸고, 외주면이 외주 보호부(114)의 내주면으로 둘러싸이는 형상을 가질 수 있다. 또한, 마감 보호부(116)는, 배관(200)의 축 방향(x축 방향)을 기준으로, 방청부(115)의 일단부 및 타단부에 구비되도록 배치된다. 여기서, "내주면"은 파이프의 둘레면과 마주보는 면(대향하는 면)을 의미한다.
또한, 마감 보호부(116)는 외주 보호부(114)와 접착제 등의 접착수단으로 결합될 수 있으며, 이때, 외주 보호부(114)의 내주면과 마감 보호부(116)의 외주면이 밀착 결합될 수 있다. 또한, 외주 보호부(114)와 마감 보호부(116)는 단일 부재로 형성될 수 있다. 이를 통해, 외주 보호부(114)와 마감 보호부(116)의 사이의 틈으로 물, 공기 등이 유입되는 것이 방지될 수 있다.
본 실시예에 따른 틈부식 방지 부재는, 방청부의 연장면(117)이 바디 내부에 존재하는 물, 공기 등에 노출되는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 방청부의 연장면(117)은 파이프 연장 방향(x축 방향)에 수직하는 면을 의미한다. 이에 따라, 방청부(115)의 노출면적이 보다 감소되므로, 방청부(115)의 수명이 보다 길어질 수 있다는 효과가 있다.
도 20은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 배관 클램프가 결합된 배관의 개략 사시도이고, 도 21은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 배관용 클램프를 확대하여 도시한 확대도이고, 도 22는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 배관용 클램프의 개략사시도이고, 도 23은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 배관용 클램프의 개략 분해 사시도이고, 도 24는 도 21의 "E-E"선부에 따른 개략 단면도이다.
도 20 내지 도 24를 참조하면, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 배관용 클램프(100)는, 배관(200)과 결합되어 소정의 설치영역(20)에 배관(200)을 고정 설치하는 바디(120) 및 틈부식 방지부재(110)를 포함할 수 있다.
배관(200)은 가스나 오일 등의 작업 유체가 유동하는 라인으로서, 바디(120)에 의해 설치 영역(20)에 설치될 수 있다.
배관(200)은 가스나 오일 등의 작업 유체를 소정의 목적지까지 이송하는 통로의 기능을 수행할 수 있으며, 내부식성과 강도가 우수한 스테인레스 스틸(Stainless Steel) 또는 스테인레스 스틸 계열의 합금으로 구비될 수 있다.
바디(120)는 배관(200)을 고정 지지하기 위해 구비되는 것으로, 플라스틱 재질로 구비될 수 있다. 예를 들어, 바디(120)는 테프론 혹은 테프론을 함유한 복합 합성수지 재질, 플라스틱 또는 글라스 화이버(glass fiber)가 함유된 테프론 재질로 구비될 수 있다. 바디(120)의 재질은 당업계에서 통용되는 다양한 재질로 변경될 수 있다.
바디(120)는 배관(200)을 사이에 두고 상호 조립되는 한 쌍으로 구비될 수 있다. 예를 들어, 바디(120)는 대응하는 형상으로 구비되고, 상호 조립되어 배관(200)의 외주면을 감싸도록 구비되는 제 1 바디(120a)와 제 2 바디(120b)로 구비될 수 있다.
제 1 바디(120a)와 제 2 바디(120b)는 장착홀(123) 및 삽입홀(102)의 구성을 제외하고는 실질적으로 동일한 구성으로 구비될 수 있다.
따라서, 이하에서는 제 1 바디(제 2 방지부재)의 구성을 중심으로 바디(120)를 설명한다.
제 1 바디(120a)에는 내측으로 인입되어 후술할 틈부식 방지부재(110)가 안착되는 지지부(112)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 지지부(112)는 틈부식 방지부재(110)의 외면 형상에 대응되도록 제 1 바디(120a)에서 내측으로 인입되게 구비될 수 있다. 다시 말해, 도면에는 틈부식 방지부재(110)의 외면에 대응되게 원기둥 형상의 지지부(112)의 구성만이 도시되어 있으나, 이러한 실시예에 제한되는 것은 아니며 틈부식 방지부재(110)의 형상에 따라 다양한 형상의 지지부(112)가 구비될 수 있다.
지지부(112)의 양측엔 소정거리 이격되게 요홈(126)이 구비될 수 있다. 예를 들어, 요홈(126)은 지지부(112)를 중심으로 길이방향 양측에 구비될 수 있다. 여기서 길이방향이란 도 21을 기준으로 y축 방향을 의미한다.
요홈(126)은 제 1 바디(120a)에서 내측으로 인입되어 구비될 수 있다. 예를 들어 요홈(126)은 후술할 틈부식 방지부재(110)의 플랜지부(107)가 삽입되도록 플랜지부(107)의 외면에 대응하는 형상으로 구비될 수 있다.
따라서, 요홈(126)에 플랜지부(107)가 삽입된 후에는 요홈(126)의 내면은 플랜지부(107)의 외면에 접촉될 수 있다.
요홈(126)은 제 1 바디(120a)의 폭방향으로 구비될 수 있다. 여기서, 폭방향이란 도 21을 기준으로 x축 방향을 의미한다.
제 1 바디(120a)에는 제 2 바디(120b)와의 결합을 위한 장착홀(123)이 구비될 수 있다. 예를 들어, 장착홀(123)은 제 1 바디(120a)를 관통하도록 제 1 바디(120a)의 일측에서 두께방향으로 구비될 수 있다. 여기서 두께방향이란 도 21을 기준으로 z축방향을 의미한다.
또한, 제 2 바디(120b)에는 상기 제 1 바디(120a)의 장착홀(123)에 대응되는 부분에 삽입홀(102)이 구비될 수 있다. 이들 장착홀(123) 및 삽입홀(102)은 제 1 바디(120a)와 제 2 바디(120b)의 결합 시 서로 연통되게 구비될 수 있다. 제 1 바디(120a)와 제 2 바디(120b)는 장착홀(123) 및 삽입홀(102)에 나사결합되는 별도의 체결부재(130)에 의해 서로 결합될 수 있다. 여기서 제 1 바디(120a)의 상측에는 보강 플레이트(150)가 구비될 수 있다. 즉, 제 1 바디(120a)의 상측면에 보강 플레이트(150)가 안착된 상태에서 제 1 바디(120a)와 제 2 바디(120b)는 체결부재(130)에 의해 결합될 수 있다.
한편, 상기한 바와 같이 제 1 바디(120a)의 장착홀(123)과 제 2 바디(120b)의 삽입홀(102)은 구비되는 형상이 차별될 수 있다.
다시 말해, 장착홀(123)은 제 1 바디(120a)를 두께방향으로 관통하도록 구비될 수 있고, 삽입홀(102)은 제 2 바디(120b)에서 소정 깊이 인입되게 구비될 수 있다.
다만, 삽입홀(102)이 제 2 바디(120b)를 관통하도록 구비하는 것도 가능하다. 이 경우, 제 1 바디(120a)와 제 2 바디(120b)는 동일한 형상으로 구비될 수 있다. 또한, 제 2 바디(120b)를 관통하게 삽입홀(102)을 구비하는 경우, 체결부재(130)는 제 1 바디(120a), 제 2 바디(120b) 및 설치영역(20)을 구속시킬 수 있다.
제 2 바디(120b)는 제 1 바디(120a)와 결합하여 배관(200)을 결속시키는 부재로서 구비되는 형상은 삽입홀(102)의 구성을 제외하고는 실질적으로 제 1 바디(120a)와 동일하다.
다시 말해 제 2 바디(120b)에는 지지부(112) 및 요홈(126)이 구비될 수 있다. 지지부(112)와 요홈(126)의 구성은 제 1 바디(120a)와 동일하므로 상세한 설명은 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.
이하에서는 도 25를 더 참조하여, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 배관용 클램프(100)에 구비되는 틈부식 방지부재(110)의 상세 구성에 대해 설명한다.
도 25는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 배관 클램프에 구비되는 틈부식 방지부재의 개략 사시도이다.
도 25를 더 참조하면, 틈부식 방지부재(110)는 배관(200)의 외주면을 둘러 싸도록 배관(200)과 바디(120)사이에 배치될 수 있으며, 틈부식 방지부재(110)의 테두리는 바디(120)가 구비된 방향으로 절곡되어 바디(200)에 인입되게 구비될 수 있다. 틈부식 방지부재(110)는 배관(200)과 접촉되게 구비될 수 있다.
틈부식 방지부재(110)는 배관(200)보다 금속 반응성이 큰 금속재질로 구비될 수 있다. 예를 들어 틈부식 방지부재(110)는 알루미늄(AL) 또는 알루미늄(AL)에 주석(Sn), 인(In) 등을 혼합시킨 합금, 아연(Zn), 아연 합금 등으로 구비될 수 있다. 다만, 틈부식 방지부재(110)의 종류는 제안된 실시예에 한정되지 않으며, 구비되는 배관보다 부식성이 큰 금속소재를 사용하여 대체될 수 있다.
우선, 틈부식 방지부(200)에 의해 배관(200)의 부식이 최소화되는 원리에 대해 설명한다.
빗물이나 공기 중의 수분과 같은 전해질이 존재하는 환경에서 이종 재질의 금속이 접촉하게 되면 두 금속 간 전위차에 의하여 전지가 형성되는데, 이때 상대적으로 반응성이 큰 금속이 양극(anode)이 되고, 반응성이 작은 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. 이때, 양극을 희생 양극이라고 한다.
즉, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 배관용 클램프(100)에서 틈부식 방지부(200)는 희생 양극 역할을 수행하여 배관(200)의 부식을 최소화할 수 있다.
틈부식 방지부재(110)는 제 1 바디(120a)의 지지부(112)에 안착되고 배관(200)의 외주면 중 일부와 접촉되는 제1 방지부재(110a)와, 제 2 바디(120b)의 지지부(112)에 안착되고 배관(200)의 제1 방지부재(110a)와 접촉되지 않은 외주면 중 일부와 접촉되는 제 2 방지부재(110b)로 구비될 수 있다.
이때, 제1 방지부재(110a)와 제 2 방지부재(110b)는 대응하는 형상으로 구비될 수 있다. 따라서, 이하에서는 제1 방지부재(110a)의 구성을 중심으로 설명하기로 한다.
제1 방지부재(110a)는 배관(200)의 외주면에 대응하는 형상으로 구비되어 내면이 배관(200)의 외주면에 접촉되는 부식부(105), 부식부(105)에서 반경방향 외측으로 연장구비되는 연결부(106) 및 연결부(106)의 연장된 단부에서 제 1 바디(120a)가 구비된 방향으로 절곡된 플랜지부(107)를 포함할 수 있다.
부식부(105)의 외주면은 제 1 바디(120a)의 지지부(112)에 대응하는 형상으로 구비되며, 내주면은 배관(200)의 외주면에 내응하는 형상으로 구비될 수 있다.
따라서, 제 1 바디(120a)의 지지부(112)에 안착되어 고정될 수 있으며, 내주면은 배관(200)에 접촉되어 배관(200)의 부식을 최소화할 수 있다.
연결부(106)는 부식부(105)에서 반경방향 외측으로 연장구비될 수 있다. 여기서 반경방향이란 도 24를 기준으로 좌측에서 우측을 향하는 방향 또는 그 반대 방향을 의미한다. 연결부(106)의 연장된 단부에는 제 1 바디(120a)를 향해 절곡된 플랜지부(107)가 구비될 수 있다.
플랜지부(107)는 제 1 바디(120a)의 요홈(126)에 삽입될 수 있다. 예를 들어, 플랜지부(107)는 요홈(126)에 대응하여, 폭방향으로 구비될 수 있으며, 플랜지부(107)가 요홈(126)에 삽입되는 경우 요홈(126)의 내주면은 플랜지부(107)의 외주면에 접촉될 수 있다.
상기한 바와 같이 제 2 방지부재(110b)는 제1 방지부재(110a)와 대응하는 형상으로 구비될 수 있다. 예를 들어, 제 2 방지부재(110b)는 부식부(105), 연결부(106) 및 플랜지부(107)로 구비될 수 있다. 제 2 방지부재(110b)의 부식부(105), 연결부(106) 및 플랜지부(107)의 구성은 제1 방지부재(110a)와 동일하므로 상세한 설명은 생략하고 상기한 설명에 갈음한다.
배관용 클램프(100)가 결합되는 경우 제1 방지부재(110a)와 제 2 방지부재(110b)의 연결부(106)은 서로 접촉되어 배관(200)의 일측 외주면을 감싸도록 구비될 수 있다.
한편, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 배관용 클램프(100)는, 바디(120)에 요홈(126)을 형성하고, 요홈(126)에 틈부식 방지부재(110)의 플랜지부(107)를 삽입 결합시킴으로써, 외부 수분이나 습기가 틈부식 방지부재(110)와 바디(120) 사이로 유입되는 현상을 최소화할 수 있다.
따라서, 틈부식 방지부재(110)가 외부 수분이나 습기에 의해 산화되는 현상을 최소화할 수 있으며 결과적으로 틈부식 방지부재(110)는 배관(200)의 부식을 최소화할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 틈부식 방지부재가 클램프의 바디 내에서 노출되지 않으므로, 외부의 수분 및 산소와의 접촉을 최소화할 수 있고, 틈부식 방지부재의 끝단이 바디의 개구벽에 지지되므로, 틈부식 방지부재를 바디에 손쉽게 고정할 수 있고, 틈부식 방지부재가 접촉되는 면을 제외한 배관의 외주면에 코팅층을 형성함으로써, 틈부식 방지부재의 부식에 따른 부식 산물이 클램프의 내부에 발생하는 것을 방지할 수 있다는 등의 우수한 장점을 가질 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안 되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
100 :클램프 110 :틈부식 방지부재
120 :바디 121 :개구벽
122 :리브 130 :체결부재
200 :배관 210 :코팅층

Claims (15)

  1. 배관의 외면을 감싸는 틈부식 방지부재; 및
    상기 틈부식 방지부재를 사이에 두고 조립되고, 양단부에 상기 배관이 관통되는 개구벽이 구비된 바디를 포함하고,
    상기 틈부식 방지부재는 상기 개구벽 간 거리와 동일한 길이로 제공되어, 상기 틈부식 방지부재의 끝단이 상기 개구벽에 의해 지지되는 배관용 클램프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 틈부식 방지부재는
    표면에 산화피막이 형성된 알루미늄 합금을 포함하는 배관용 클램프.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 틈부식 방지부재의 내경은
    상기 개구홀의 내경보다 적어도 작은 직경을 갖는 배관용 클램프.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구홀에는
    외측에 위치한 내경이 내측에 위치한 내경보다 적어도 더 큰 직경을 갖도록, 경사면이 마련되는 배관용 클램프.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 틈부식 방지부재의 끝단에는 단턱부가 형성되고,
    상기 배관이 관통되는 상기 개구벽의 개구홀에는 상기 틈부식 방지부재의 단턱부가 지지되는 배관용 클램프.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 틈부식 방지부재의 단턱부는
    상기 바디의 외부로 노출되지 않도록 상기 개구홀의 내경면에 적어도 접촉되게 지지되는 배관용 클램프.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 단턱부에는
    외측에 위치한 내경이 내측에 위치한 내경보다 적어도 더 큰 직경을 갖도록, 경사면을 포함하는 배관용 클램프.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 틈부식 방지부재는
    상기 배관의 상부 외경면을 감싸고, 상기 단턱부를 통해 상기 개구홀에 지지되는 제 1 방지부재와, 상기 배관의 하부 외경면을 감싸고, 상기 단턱부를 통해 상기 개구홀에 지지되는 제 2 방지부재를 포함하는 배관용 클램프.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 틈부식 방지부재는
    상기 배관보다 금속 반응성이 큰 금속을 포함하고, 상기 배관의 둘레면을 둘러싸도록 배치되는 방청부와, 상기 방청부의 외주면을 둘러싸도록 배치되는 외주 보호부를 포함하는 배관용 클램프.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 바디는 상호 조립되어 상기 배관의 둘레면을 감싸도록 구비되는 제 1 바디 및 제 2 바디를 포함하고,
    상기 제 1 바디 및 제 2 바디의 내부에는,
    상기 틈부식 방지부재가 안착되도록 상기 틈부식 방지부재의 외주면 중 적어도 일부에 대응하는 형상을 가지는 지지부가 구비되는 배관용 클램프.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 방청부는 상기 외주 보호부의 길이보다 짧은 길이를 가지는 배관용 클램프.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 틈부식 방지부재는
    상기 배관의 둘레면에 대응되는 형상의 내주면을 가지는 마감 보호부를 더 포함하고,
    상기 마감 보호부는 상기 방청부의 길이 방향 양측에 구비되며,
    상기 마감 보호부의 외주면은 상기 외주 보호부의 내주면에 밀착 결합되는 배관용 클램프.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 틈부식 방지부재의 양단은
    상기 바디가 구비된 방향으로 절곡되어 상기 바디에 인입되고,
    상기 바디는
    상호 대응하는 형상으로 구비되고, 상호 조립되어 상기 배관의 외주면을 감싸도록 구비되는 제 1 바디 및 제 2 바디로 구비되며,
    상기 제 1 바디 및 제 2 바디에는 내측으로 인입되어 상기 틈부식 방지부재가 안착되는 지지부가 구비되는 배관용 클램프.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 틈부식 방지부재는
    상기 제 1 바디의 지지부에 안착되고 상기 배관의 외주면 중 일부와 접촉되는 제 1 방지부재와, 상기 제 2 바디의 지지부에 안착되고 상기 배관의 상기 제1 방지부재와 접촉되지 않은 외주면의 일부와 접촉되는 제 2 방지부재로 구비되는 배관용 클램프.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 방지부재와 상기 제 2 방지부재는,
    상기 배관의 외주면에 대응하는 형상으로 구비되어 내면이 상기 배관의 외주면에 접촉되는 부식부와, 상기 부식부에서 반경방향 외측으로 연장구비되는 연결부와, 상기 연결부의 연장된 단부에서 상기 제 1 바디 및 상기 제 2 바디를 향하여 각각 절곡된 플랜지부를 포함하는 배관용 클램프.
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