KR20180000828U - 수밀 성능이 향상된 단관 플랜지붙이 관 구조 - Google Patents

Abstract

개시되는 단관 플랜지붙이 관 구조는, 적어도 일측 단부가 직관형태로 연장되고, 상기 일측 단부로부터 소정 거리 이격된 위치에 원주방향을 따라 오목하게 고무링 좌면이 형성된 관 본체;와, 상기 고무링 좌면에 안착되는 고무링; 및 상기 관 본체의 외면에 밀착되게 삽입되는 단관부 및 상기 단관부의 일단에서 반경방향으로 연장되는 플랜지부를 포함하고, 상기 플랜지부의 일단으로부터 상기 고무링 좌면이 형성된 위치에 대응하는 깊이까지 상기 플랜지부의 내경, 또는 상기 플랜지부 및 상기 단관부의 내경이 커진 확관부가 형성된 단관 플랜지;를 포함하고, 상기 고무링과 상기 확관부 사이의 밀착에 의해 수밀이 유지되는 것을 특징으로 한다.

Description

수밀 성능이 향상된 단관 플랜지붙이 관 구조{Structure of flanged pipe having improved watertight performance}

본 고안은 단관 플랜지붙이 관 구조에 관한 것으로서, 단관 플랜지붙이 관에 용접부를 형성하지 않는 동시에 서로 마주보는 관의 플랜지 이음면 사이에 존재하는 미세한 간격 차이에 적응할 수 있음에 따라 장기간 우수한 수밀(水密) 성능을 발휘할 수 있고 유지, 보수도 용이한 단관 플랜지붙이 관 구조에 관한 것이다.

플랜지 이음은 연결하려는 축이나 관의 단부에 플랜지를 일체로 형성하거나 또는 별도로 준비된 플랜지를 용접으로 결합하고, 서로 마주보는 플랜지를 볼트나 키로 고정하는 연결 방식이다. 플랜지 이음은 연결 작업이 쉽고 구조가 간단하기 때문에 축이나 관의 이음에 널리 사용되고 있다.

플랜지 이음으로 관을 연결할 때에는 관 내부를 흐르는 유체, 대표적으로는 물이 새어나오지 않도록 하는 수밀 성능이 보장되어야 한다. 수밀을 확보하기 위하여 플랜지 이음면 사이에 개스킷을 개재시키게 되며, 별도의 플랜지를 관에 결합시킬 때에는 용접 작업을 치밀히 수행하여 작은 틈도 없게 해야 한다.

도 1은 종래 관 본체에 플랜지를 용접으로 결합시킨 구조를 도시한 단면도이다.

도 1의 단관 플랜지붙이 관(flanged pipe)은 일측 단부가 직관형태로 연장되어 있는 관 본체(10)에 대해 단관(22)이 달린 플랜지(24), 즉 단관 플랜지(20)를 압입하여 결합시키고, 관 본체(10)와 단관 플랜지(24)의 양쪽 경계면에 용접부를 형성하여 만든 구조이다.

도 1과 같은 단관 플랜지붙이 관은 매우 널리 쓰이는 구조이지만, 몇 가지 문제가 있다. 그 하나는 관 본체가 주철관일 경우 용접부의 강도가 그리 높지 않기 때문에 만일 마주보는 플랜지 면 사이에 약간의 간격이 있으면 양쪽의 플랜지를 볼트로 조일 때 용접부에 미세한 균열이 생기기 쉽다. 용접부에 생긴 미세한 균열을 통해 관 내부의 유체가 흘러나올 수 있으며, 특히 유체에 유해한 성분이 포함되어 있는 경우에는 안전사고의 위험까지 초래할 수 있다.

또 하나의 문제는 플랜지 이음에 문제가 생겨 보수를 하려면 플랜지와 관 본체가 용접으로 붙어있기 때문에 플랜지 부분만 교체하기가 매우 어렵다는 것이다. 결국 플랜지붙이 관 전체를 교체해야만 되는데, 이는 공사의 어려움과 보수 비용의 상승을 불러온다.

한편, 수밀 성능을 개선하기 위하여 관 본체와 단관 플랜지의 접촉면 사이에 오링을 설치하는 경우도 있는데, 단관 플랜지를 관 본체에 압입할 때 그 사이에 끼어 있는 오링이 밀려나 제자리를 유지하지 못하거나 비틀리면서 파손되는 사례가 많아 실용적인 방안이 되지 못하고 있다.

한국공개특허 제2007-0096117호 (2007.10.02 공개)

본 고안은 위와 같은 종래의 단관 플랜지붙이 관 구조를 개선하기 위해 안출된 것으로서, 단관 플랜지붙이 관에 용접부를 형성하지 않는 동시에 서로 마주보는 관의 플랜지 이음면 사이에 존재하는 미세한 간격 차이에 적응할 수 있음에 따라 장기간 우수한 수밀(水密) 성능을 발휘할 수 있고 유지, 보수도 용이한 새로운 단관 플랜지붙이 관 구조를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

본 고안에 따른 단관 플랜지붙이 관 구조는, 적어도 일측 단부가 직관형태로 연장되고, 상기 일측 단부로부터 소정 거리 이격된 위치에 원주방향을 따라 오목하게 고무링 좌면이 형성된 관 본체;와, 상기 고무링 좌면에 안착되는 고무링; 및 상기 관 본체의 외면에 밀착되게 삽입되는 단관부 및 상기 단관부의 일단에서 반경방향으로 연장되는 플랜지부를 포함하고, 상기 플랜지부의 일단으로부터 상기 고무링 좌면이 형성된 위치에 대응하는 깊이까지 상기 플랜지부의 내경, 또는 상기 플랜지부 및 상기 단관부의 내경이 커진 확관부가 형성된 단관 플랜지;를 포함하고, 상기 고무링과 상기 확관부 사이의 밀착에 의해 수밀이 유지되는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 일 실시형태에 있어서, 상기 고무링은 사각 단면 형상으로서 상기 확관부에 접촉하는 단부의 상면에 테이퍼 면이 형성된 KP형 고무링일 수 있다.

그리고, 상기 관 본체와 상기 단관 플랜지 사이의 양쪽 경계면에 실링제 도포부가 형성될 수 있다.

또한, 상기 단관부를 관통하여 상기 관 본체의 표면을 압박하도록 설치되는 스토퍼 볼트를 더 포함할 수도 있다.

여기서, 실시형태에 따라서는 상기 스토퍼 볼트가 상기 단관부의 원주방향을 따라 복수 개가 설치될 수도 있다.

그리고, 상기 관 본체는 주철관일 수 있다.

상기와 같은 구성을 가진 본 고안의 단관 플랜지붙이 관 구조는 용접 작업이 필요하지 않으며, 고무링을 사용하지만 단관 플랜지에 형성된 확관부의 구조를 통해 단관 플랜지를 관 본체에 압입하는 과정 중에 고무링이 밀려서 제자리를 이탈하거나 파손될 우려가 전혀 없기 때문에 안정적인 수밀 구조를 형성할 수 있다.

또한, 단관 플랜지붙이 관 구조에 용접부가 없기 때문에 서로 마주보는 관의 플랜지 이음면 사이에 미세한 간격이 존재하더라도 단관 플랜지를 볼트로 조이는 과정 중에 미소하게 이동하여 이러한 간격 차이를 흡수할 수 있다. 따라서, 종래와 같이 용접부에 미세한 균열이 발생하여 수밀 구조가 파괴될 위험이 현저히 감소한다.

그리고, 단관 플랜지붙이 관 구조에 용접부가 없음에 따라 단관 플랜지붙이 관의 제작 효율이 향상되고, 유지·보수 작업 또한 매우 쉬워진다는 이점을 가진다.

아울러 관 본체와 단관 플랜지 사이의 경계면에 실링제 도포부를 추가로 형성함으로써 더욱 우수한 수밀 구조를 형성할 수도 있다.

도 1은 용접부를 포함하는 종래기술의 단관 플랜지붙이 관의 단면 구조를 도시한 도면.
도 2는 본 고안에 따른 단관 플랜지붙이 관의 분해 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 관 본체의 구성을 도시한 도면.
도 4는 도 2에 도시된 단관 플랜지의 구성을 도시한 도면.
도 5는 도 2에 도시된 고무링의 구성을 도시한 도면.
도 6은 본 고안에 따른 단관 플랜지붙이 관의 단면 구조를 도시한 도면.
도 7은 본 고안에 따른 단관 플랜지붙이 관을 만들기 위해 단관 플랜지를 관 본체에 조립하는 일련의 과정을 순차적으로 도시한 도면.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시형태에 대하여 상세히 설명한다.

본 고안의 실시형태를 설명함에 있어서 당업자라면 자명하게 이해할 수 있는 공지의 구성에 대한 설명은 본 고안의 요지를 흐리지 않도록 생략될 것이다. 또한 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 부여할 것이며, 도면을 참조할 때에는 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등이 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있음을 고려하여야 한다.

그리고, 본 고안의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 개재되면서 간접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고도 이해되어야 할 것이다.

도 2는 본 고안에 따른 단관 플랜지붙이 관의 분해 사시도로서, 이를 참조하여 본 고안을 상세히 설명한다.

본 고안의 단관 플랜지붙이 관은 크게 나누어 관 본체(100)와, 단관 플랜지(200)와, 고무링(120)을 기본 구성으로 포함하고 있다.

관 본체(100)는 적어도 일측 단부가 직관형태로 연장되어 있어, 이 직관부에 단관 플랜지(200)가 압입, 고정된다. 그리고, 관 본체(100)의 직관부가 형성된 일측 단부로부터 소정 거리 이격된 위치에는 원주방향을 따라 오목하게 형성된 고무링 좌면(110)이 배치되어 있다. 관 본체(100)의 좀 더 상세한 구조는 도 3에 도시되어 있다.

그리고, 단관 플랜지(200)는 관 본체(100)의 외면, 특히 관 본체(100)의 직관부에 밀착되게 삽입되는 단관부(210)와, 상기 단관부(210)의 일단에서 반경방향으로 연장되는 플랜지부(220)를 포함한다. 특히, 본 고안에 구비되는 단관 플랜지(200)는 플랜지부(220)의 일단으로부터 관 본체(100)의 고무링 좌면(110)이 형성된 위치에 대응하는 깊이까지 그 내경이 확장된 확관부(230)가 형성되어 있다. 단관 플랜지(200)의 상세한 구조는 도 4에 도시되어 있다.

여기서, 단관 플랜지(200)의 내경은 관 본체(100)의 외면에 압입되는 중앙 구멍의 지름을 의미하는데, 종래의 단관 플랜지는 전체 내경이 관 본체(100)의 외경에 대응, 즉 억지 끼움에 대응하는 직경을 가지고 있었다. 이에 비해 본 고안의 단관 플랜지(200)는 플랜지부(220)의 일단으로부터 일정 거리까지는 내경이 더 크게 확관부(230)로 구성되어 있다. 이 확관부(230)는 후술할 고무링(120)이 이탈과 손상 없이 끼워질 수 있도록 하는 여유 공간을 형성하기 위한 것이다.

고무링(120)은 관 본체(100)의 고무링 좌면(110)에 안착되는 실링 부재이며, 도 5에 상세한 구조가 도시되어 있다.

확관부(230)의 깊이, 즉 플랜지부(220)의 일단으로부터 시작되는 확관부(230)의 전체 길이는 관 본체(100)의 고무링 좌면(110)이 형성된 위치에 대응하는 거리만큼이다. 즉, 단관 플랜지(200)의 플랜지부(220) 일단이 관 본체(100)의 일단과 거의 일치하였을 때, 고무링(120)이 확관부(230)의 맨 안쪽에 밀착되는 거리만큼 확관부(230)가 형성되어야 하는 것이다.

여기서, 플랜지부(220)의 두께가 충분히 두꺼울 경우에는 플랜지부(220)의 내경만 키워서 확관부(230)를 형성할 수 있지만, 두께가 충분하지 못하다면 플랜지부(220)에서 단관부(210)에 걸쳐 확관부(230)가 형성될 수 있다.

이러한 단관 플랜지(200)와 관 본체(100)의 결합 구조는 도 6의 단면도에 의해 쉽게 이해될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 단관 플랜지(200)의 플랜지부(220) 일단과 관 본체(100)의 일단이 거의 일치하는 평면을 형성하도록 단관 플랜지(200)가 압입 결합되면, 고무링(120)과 확관부(230)의 맨 안쪽 부분이 밀착되며, 고무링(120)과 확관부(230) 사이의 밀착에 의해 플랜지 이음의 수밀이 유지될 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 고안의 일 실시형태에 적용된 고무링(120)은 사각 단면 형상으로서 확관부(230)에 접촉하는 단부의 상면에 테이퍼 면(122)이 형성된 형태를 가지고 있다. 이러한 단면 형태를 가진 고무링(120)을 당해 기술분야에서는 보통 KP형 고무링이라 부르는데, 본 고안에 KP형 고무링을 적용하면 쐐기 형태의 고무링(120) 일단에서의 밀착력이 향상되어 수밀 성능 확보에 유리하고, 또한 관 본체(100)의 고무링 좌면(110)과 접촉하는 면적이 크기 때문에 제자리에서 이탈될 우려가 작다는 점에서 유리하다.

여기서, 고무링(120)으로 KP형 고무링을 사용할 경우에는, 확관부(230)의 안쪽 끝 부분도 KP형 고무링의 테이퍼 면(122)에 대응하는 형상의 테이퍼 면(232)을 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 도 6에 도시된 것과 같이, 서로 결합된 관 본체(100)와 단관 플랜지(200) 사이의 양쪽 경계면에 실링제 도포부(250)를 추가로 형성할 수 있다. 예를 들면, 실리콘 방수제를 원주방향을 따라 치밀하게 도포하여 링 형태의 실링제 도포부(250)를 만들 수 있는데, 이를 통해 단관 플랜지붙이 관의 수밀 기능을 더욱 확실하게 만들 수 있다.

그리고, 단관부(210)에 형성된 볼트 탭 구멍(242)을 통해 스토퍼 볼트(260)를 조여 넣음으로써 스토퍼 볼트(260)가 관 본체(100)의 표면을 압박하도록 할 수 있다. 즉, 스토퍼 볼트(260)가 단관부(210)를 관통하여 관 본체(100)의 표면을 압박하도록 설치함으로써 단관 플랜지(200)가 관 본체(100)에 대해 좀더 안정적으로 고정되도록 할 수 있다.

스토퍼 볼트(260)로는 볼트 머리가 없는 무두(無頭) 볼트를 적용할 수 있으며, 실시형태에 따라서는 스토퍼 볼트(260)가 단관부(210)의 원주방향을 따라 등각도로 복수 개 설치되도록 구성할 수도 있다.

또한, 단관 플랜지(200)가 처음에 고정된 위치에서 거의 움직이지 않도록 하기 위해, 도 6에 도시된 것과 같이, 관 본체(100) 표면에 스토퍼 볼트(260)의 단부가 끼어 들어갈 수 있는 턱진 홈을 형성할 수도 있다. 다만, 이러한 실시형태는 마주보는 플랜지부(220) 사이에 유격이 거의 없어, 단관 플랜지(200)가 관 본체(100)에 대해 조금도 미끄러져 이동할 필요가 없을 경우에 적합한 실시형태라 할 수 있다.

여기서, 도 6에서 설명되지 않은 도면부호 '240'은 플랜지 이음면에 개재되는 개스킷이 안착될 수 있도록 링 형태로 오목하게 형성된 개스킷 좌면을 지시하는 것이다.

도 7은 위에서 상술한 본 고안의 단관 플랜지붙이 관을 제작하는 일련의 과정을 순차적으로 도시한 도면이다.

먼저, 도 4에 도시된 단관 플랜지(200)를 관 본체(100)에 유압기구인 압입기로 밀어 넣는다. 이때, 관 본체(100)에 형성된 고무링 좌면(110)이 노출될 정도로 단관 플랜지(200)를 압입하여야 한다.

이런 상태에서, 관 본체(100)의 고무링 좌면(110)에 고무링(120)을 안착시킨다. 필요하다면, 접착제를 사용하여 고무링(120)이 고무링 좌면(110)에 단단히 붙어있도록 할 수도 있다.

그리고, 압입기를 이용하여 단관 플랜지(200)를 처음과는 반대방향으로 다시 밀거나 당겨서 관 본체(100)의 일단과 단관 플랜지(200)의 플랜지부(220)가 거의 일치되도록 그 결합 위치를 맞춘다. 이때, 본 고안의 단관 플랜지(200)에는 확관부(230)가 형성되어 있기 때문에, 단관 플랜지(200)의 일단을 관 본체(100)의 끝에 맞추기 위해 움직이는 과정 중에 고무링(120)이 이탈되거나 비틀려서 파손되는 일이 발생하지 않는다.

마지막으로 서로 결합된 관 본체(100)와 단관 플랜지(200) 사이의 양쪽 경계면에 실링제를 도포하고, 필요하다면 단관부(210)에 형성된 볼트 탭 구멍(242)을 통해 스토퍼 볼트(260)를 조여 넣음으로써 스토퍼 볼트(260)가 관 본체(100)의 표면을 압박하도록 마무리할 수 있다.

이러한 구성을 가진 본 고안의 단관 플랜지붙이 관 구조에는 용접부가 없기 때문에, 설치시 단관 플랜지(200)를 볼트로 조이는 과정이나 설치 후 충격이나 진동 등에 의해 용접부에 미세한 균열이 발생함으로써 수밀 구조가 파괴될 위험이 현저히 감소한다. 따라서, 본 고안의 단관 플랜지붙이 관은 종래 용접 강도가 그리 높지 않아 문제가 되었던 주철관에 적용하여도 문제가 없기 때문에 활용도가 매우 넓다는 장점을 가진다.

이상 본 고안의 바람직한 실시예 및 실시형태가 도시되고 설명되었지만, 본 고안이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 고안의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 고안의 권리범위는 청구항의 기재내용과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

100: 관 본체 110: 고무링 좌면
120: 고무링 122: 테이퍼 면
200: 단관 플랜지 210: 단관부
220: 플랜지부 230: 확관부
232: 테이퍼 면 240: 개스킷 좌면
242: 볼트 탭 구멍 250: 실링제 도포부
260: 스토퍼 볼트

Claims (6)

1. 적어도 일측 단부가 직관형태로 연장되고, 상기 일측 단부로부터 소정 거리 이격된 위치에 원주방향을 따라 오목하게 고무링 좌면이 형성된 관 본체;
   상기 고무링 좌면에 안착되는 고무링; 및
   상기 관 본체의 외면에 밀착되게 삽입되는 단관부 및 상기 단관부의 일단에서 반경방향으로 연장되는 플랜지부를 포함하고, 상기 플랜지부의 일단으로부터 상기 고무링 좌면이 형성된 위치에 대응하는 깊이까지 상기 플랜지부의 내경, 또는 상기 플랜지부 및 상기 단관부의 내경이 커진 확관부가 형성된 단관 플랜지;
   를 포함하고, 상기 고무링과 상기 확관부 사이의 밀착에 의해 수밀이 유지되는 것을 특징으로 하는 단관 플랜지붙이 관 구조.
2. 제1항에 있어서,
   상기 고무링은 사각 단면 형상으로서 상기 확관부에 접촉하는 단부의 상면에 테이퍼 면이 형성된 KP형 고무링인 것을 특징으로 하는 단관 플랜지붙이 관 구조.
3. 제1항에 있어서,
   상기 관 본체와 상기 단관 플랜지 사이의 양쪽 경계면에 실링제 도포부가 형성되는 것을 특징으로 하는 단관 플랜지붙이 관 구조.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 단관부를 관통하여 상기 관 본체의 표면을 압박하도록 설치되는 스토퍼 볼트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단관 플랜지붙이 관 구조.
5. 제4항에 있어서,
   상기 스토퍼 볼트는 상기 단관부의 원주방향을 따라 복수 개가 설치되는 것을 특징으로 하는 단관 플랜지붙이 관 구조.
6. 제1항에 있어서,
   상기 관 본체는 주철관인 것을 특징으로 하는 단관 플랜지붙이 관 구조.

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