WO2022092640A1 - 본체부와 단관부가 결합되어 이루어진 복합관 및, 이 복합관의 연결구조 - Google Patents

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방만혁
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방만혁
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    • F16L9/147—Compound tubes, i.e. made of materials not wholly covered by any one of the preceding groups comprising only layers of metal and plastics with or without reinforcement

Definitions

  • the present invention relates to a composite pipe formed by combining a body part and a single pipe part, and more specifically, one end of the single pipe part is coupled to one end of the body part so that it is watertight, but the inner pipe of the body part maintains a straight state without a bent portion or a step By welding to the inner surface of the single tube in the state, it relates to a composite tube that can firmly bond the inner tube.
  • the present invention also relates to the connection structure of such a composite pipe.
  • a steel pipe or a cast iron pipe has been widely used as a large-scale pipe for water supply.
  • Cast iron pipe has a problem that rust and scale generated inside the pipe cause deterioration of water quality.
  • the inner surface of the cast iron pipe is covered with cement or epoxy resin.
  • stainless steel pipe has excellent corrosion resistance and good taste of water, so it can be used as a pipe for water supply, but its price is high and its use is extremely limited due to problems such as soil corrosion (dislocation corrosion, etc.) in some areas.
  • the large composite pipe 1 is composed of a stainless steel pipe 3, a steel pipe 2, and an anticorrosive layer 4, a resin layer, after inserting the stainless steel pipe 3 into the steel pipe 2, It is manufactured by expanding the steel pipe (3) and the steel pipe (2).
  • An adhesive layer 5 may be formed between the stainless steel pipe 3 and the steel pipe 2 in order to firmly bond the stainless steel pipe 3 and the steel pipe 2 .
  • the large composite pipe 1 has a problem that the stainless steel pipe 3 and the steel pipe 2 can be separated from each other at the end thereof.
  • the present invention has been proposed to solve the above problems, and by combining the body portion 20 and the single tube portion 50 to be watertight, a composite tube 10 is made, and the inner tube 30 of the main body portion 20 is bent.
  • An object of the present invention is to provide a composite pipe capable of firmly coupling the inner tube 30 by welding to the inner surface of the single tube portion 50 while maintaining a straight state without a step difference.
  • Another object of the present invention is to provide a connection structure of such a composite pipe.
  • the composite pipe 10 according to the present invention, the body portion 20; And, it has a shorter length than the body portion 20, the outer surface of the short pipe portion 50 is formed continuously along the circumferential direction in the groove 53 or the protrusion; includes.
  • the single pipe part 50 is coupled to a first end of both ends of the body part 20 to be watertight, and accordingly, liquid or gas may move through the single pipe part 50 and the body part 20 .
  • the short pipe portion 50 and the inner tube 30 may be made of a material having greater corrosion resistance than the outer tube 21 .
  • the outer tube 21 may be a steel tube
  • the inner tube 30 and the short tube portion 50 may be a stainless steel tube.
  • the end side of the end pipe portion 50 is coupled to the end side of the exterior 21 so as to be watertight by welding or the like.
  • the inner tube 30 extends further inside the end tube portion 50 than the outer tube portion 21 , and the extended portion is joined or welded to the inner surface of the end tube portion 50 .
  • the second end of the main body 20 may be formed with a one-piece expansion tube.
  • the single pipe part 50 is inserted into the single pipe expansion part of the adjacent composite pipe 10 .
  • at least a portion of the outer surface of the short tube portion 50 may be coated with a resin integrally formed with the resin layers 42 and 44 of the body portion.
  • a portion closer to the first end than the groove 53 may be coated with a resin.
  • the composite pipe connection structure is inserted into the single pipe part of the adjacent composite pipe 10 in which the single pipe part 50 is expanded.
  • the composite pipe connection structure the water milling (120, 120a) inserted between the single pipe and the single pipe part (50); Flange 130 having an insertion part 133 inserted between the single pipe expansion part and the short pipe part 50, and a fastening part 135 formed to extend vertically from the insertion part 133;
  • the support ring 140 is installed in the single pipe expansion, and has a ring shape; and a fastening bolt 150 for fastening the flange 130 and the support ring 140 .
  • a step 134 or a concave groove may be continuously formed in a portion corresponding to the groove 53 in the circumferential direction. Then, the stopper ring 110 is installed in the groove 53, a portion of the stopper ring 110 protrudes from the groove 53, and the protruding portion is caught in the step 134 or inserted into the groove.
  • the flange 130 may be fixed to the short pipe part 50 and separation of the short pipe part 50 may be prevented.
  • the fastening bolt 150 fastens the flange 130 and the support ring 140 and the flange 130 is fixed to the short pipe part 50, so that the support ring 140 is a single pipe expansion part to the water milling 120. In close contact, separation of the short pipe portion 50 can be prevented.
  • the stopper ring 110 is preferably made of a metal having rigidity and corrosion resistance to the extent that deformation is limited to prevent movement of the composite pipe 10 and the flange 130, for example, stainless steel.
  • the stopper ring 210 is preferably not a perfect circle, but an arc shape, and more preferably a circular arc having a central angle of 270° or more and less than 360°.
  • the single pipe expansion part may have a first inclined part 22 and a first extension part 23 extending horizontally from the first inclined part 22 .
  • the water-tight ring 120 may be installed on the first inclined part 22 or installed over the first inclined part 22 and the first extension part 23 .
  • the inner surface of the support ring 140 has a third inclined portion 141 and a third extension 142 to fit the first inclined portion 22 and the first extended portion 23, and
  • the third inclined portion 141 may be in close contact with the first inclined portion 22 and the third extension 142 may be in close contact with the first extension 23 by the fastening force.
  • a ring member 122 may be installed between the water-tight rings 120 and 120a and the insertion part 133 .
  • the ring member 122 uniformly transmits the pressing force transmitted from the insertion portion 133 to the water milling rings 120 and 120a so that the water milling rings 120 and 120a are uniformly in close contact with the first inclined portion 22 . can do.
  • the present invention has the following effects.
  • a composite pipe is made by combining the body part 20 and the single pipe part 50 so that they are watertight, but the inner pipe 30 of the body part 20 maintains a straight state without bending or step. By welding to the surface, the inner tube 30 can be firmly coupled.
  • the water-tight ring 120 (120a) can be strongly adhered to the single pipe expansion part and the short pipe part 55 .
  • 1 is a view showing a cross-section of a composite pipe.
  • Figure 2 is a view showing a longitudinal section of the composite pipe of Figure 1;
  • Figure 3 is a view showing a longitudinal section of the composite pipe according to a preferred embodiment of the present invention.
  • 4A and 4B are flow charts showing a manufacturing method of the composite pipe, respectively.
  • 5 to 10 are cross-sectional views sequentially showing a process for manufacturing a composite pipe according to the manufacturing method of FIG. 4A.
  • 11 is a cross-sectional view showing the connection structure of the composite pipe.
  • Figure 12a is an exploded perspective view showing a flange provided in the connection structure of Figure 11;
  • Figure 12b is a perspective view of the coupling showing the flange.
  • FIG. 13 is an enlarged view of part A of FIG. 11;
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing another connection structure of the composite pipe.
  • FIG 3 is a view showing a longitudinal cross-section of a composite pipe according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the composite pipe 10 is made by combining the body portion 20 and the single tube portion 50 so as to be watertight.
  • the main body 20 has an exterior 21, an inner tube 30 inserted into the exterior 21, an adhesive layer (resin layer, 40) between the inner and outer surfaces 30 and 21, and an exterior 21 that covers It may include a resin layer (coating layers, 42, 44).
  • one end of the main body 20 may be formed with a single-sided expansion tube.
  • a steel pipe such as a carbon steel pipe for piping, an alloy steel pipe, or a galvanized steel pipe may be used. Since the steel pipe has excellent strength, a composite pipe including the same may have excellent strength.
  • the inner tube 30 is coupled to the outer tube 21 by the expansion and/or the adhesive layer 40 after being inserted into the outer tube (21).
  • the outer diameter of the inner tube 30 is slightly smaller than the inner diameter of the outer tube 21, and has a diameter difference to the extent that it can be closely coupled to the inner surface of the outer tube 21 by a subsequent tube expansion process.
  • the expansion is a method for bonding heterogeneous pipes to each other, and may be made by hydroforming or by an expansion mold. Since the hydroforming and expansion mold are known in the art, a description thereof will be omitted.
  • the inner tube 30 may be made of a material having greater corrosion resistance than the outer tube 21, for example, a stainless steel tube may be used as the inner tube.
  • the stainless steel pipe 30 is a pipe made of stainless steel, and as is known, it has excellent corrosion resistance and is hygienic, so it is possible to solve the rust problem and scale problem of the existing cast iron pipe.
  • the thickness of the stainless steel pipe (30, inner pipe) is preferably 5% to 50% of the thickness of the steel pipe (10).
  • the thickness of the stainless steel pipe 30 (inner pipe) is less than 5% of the thickness of the steel pipe 10, it is not preferable in terms of corrosion resistance or the like.
  • the thickness of the stainless steel pipe 30 (inner pipe) exceeds 50% of the thickness of the steel pipe 10, the stainless steel becomes thicker than necessary, and the price of the composite pipe 100 becomes too expensive, so that economic efficiency is insufficient.
  • the inner tube 30 extends further into the short tube portion 50 than the outer tube 21 .
  • the extended portion is coupled to the inner surface of the single pipe part 50 by welding, so that the inner pipe 30 is firmly fixed and the watertightness between the single pipe part 50 and the body part 20 can be improved. there is.
  • the length of the extended part (L in FIG. 9) is shorter than the length of the short pipe part 50, and the part of the short pipe part 50 to which the inner pipe 30 is not extended is a liquid or gas flowing inside the composite pipe. is exposed to
  • the adhesive layer 40 bonds the inner tube 30 and the outer tube 21 together with the expansion of the tube. As an alternative to this, it may be combined only with the adhesive layer 40 or only by expanding the tube.
  • the adhesive layer 40 may be formed by applying a conventional adhesive, but the inner surface and/or inner tube 30 of the outer surface 21 and/or the inner tube 30 of the aromatic diisocyanate and the linear aromatic or aliphatic amine having 3 or more carbon atoms in a 1:1 (volume ratio) ratio. It may consist of a polyurea layer made by being sprayed on the outer surface of the and then heated to a temperature (180 to 320° C.) at which plasticization occurs.
  • the inner surface of the outer tube 21 and/or the outer surface of the inner tube 30 are pre-heated to a temperature at which plasticization occurs (180 ⁇ 320 ° C.), and then aromatic diisocyanate is applied to the heated portion.
  • a plasticized polyurea layer may be formed by spraying a straight-chain aromatic or aliphatic amine having 3 or more carbon atoms at a ratio of 1:1 (volume ratio).
  • the resin layer 42 (the first applied resin layer) is formed so as to cover the outer surface of the outer surface 21 .
  • the resin layer 42 may be made of a polyethylene layer (PE layer), a polyurea layer made by heating to a temperature at which plasticization occurs (180 ⁇ 320 °C), and the like.
  • the method of forming the polyurea layer may be the same as the method of forming the adhesive layer 40 described above.
  • the resin layer 42 is preferably formed to a thickness of approximately 300 ⁇ m to 3,000 ⁇ m since it is necessary to prevent corrosion of the exterior 21 . If the thickness is less than 300 ⁇ m, there is a risk that insulation may not be performed or the resin layer 42 may be peeled off. Not desirable.
  • an adhesive (not shown in the drawing) may be first applied to the exterior 21 and then the resin may be applied.
  • the resin layer 44 may be formed by secondly coating the resin on the resin layer 42 .
  • the material and application method of the resin layer 44 may be the same as the material and application method of the resin layer 42 .
  • the single pipe expansion part is an extended part so that the diameter of the end of the body part 20 is increased, and when the composite pipe is connected, the single pipe part 50 of the adjacent composite pipe 10 is inserted into the single pipe expansion part (this point will be described later on) to be).
  • the single pipe expansion part may include first and second inclined parts 22 and 24 and first and second extension parts 23 and 25 .
  • the first inclined portion 22 is a portion extending from the second extension portion 25 and has an upward inclined surface toward the end of the tube.
  • the first extension portion 23 is a horizontally extending portion from the first inclined portion 22 to the end of the tube.
  • the second extension part 25 is a horizontally extended part to connect the first and second inclined parts 22 and 24 .
  • the second inclined portion 24 is a portion in which an upward inclined surface toward the end of the tube is continuously formed along the circumferential direction.
  • the second inclined part 24 has a diameter corresponding to the single pipe part 50, and when the single pipe part 50 moves into the composite pipe 10 due to vibration or earthquake, the second inclined part 24 is the single pipe part ( The insertion length of the short pipe part 50 is limited by abutting the end of the 50) (this point will be described later).
  • the short pipe portion 50 may be made of a material having greater corrosion resistance than the exterior 21 in a soil environment (a material having excellent corrosion resistance), for example, a stainless steel tube.
  • the short pipe portion 50 is coupled to the first end of the exterior 21 by welding or the like, and more specifically, the end side of the short pipe 50 is coupled to the end side of the exterior 21 by welding to be watertight.
  • the thickness of the short pipe part 50 is the same as or similar to the thickness of the exterior 21, and accordingly, the inner surface of the short pipe part 50 may be located on the same plane as the internal surface of the exterior 21. there is.
  • 'same thickness not only means mathematically the same thickness, but also the inner tube 30 inserted into the interior of the exterior 21 is welded to the inner surface of the short tube portion 50 without bending at a large angle or a large step. It indicates a meaning that also includes a thickness difference to the extent possible.
  • the same plane not only means mathematically the same plane, but also the inner tube 30 inserted into the interior of the exterior 21 is to be welded to the inner surface of the single tube portion 50 without bending at a large angle or a large step. It indicates a meaning that includes a plane with a degree of difference that can be achieved.
  • the short tube portion 50 has a shorter length than the body portion 20 .
  • the single pipe part 50 may have a length of 0.3 to 0.5 m.
  • the length ratio of the exterior 21 and the short pipe portion 50 shown in the drawings is exemplary and should not be understood as limiting the scope of the present invention.
  • Grooves 53 are continuously formed along the circumferential direction on the outer surface of the short pipe portion 50 .
  • a stopper ring 110 in FIGS. 13 and 14
  • a protrusion (not shown) may be continuously formed along the circumferential direction.
  • the protrusion may replace the stopper ring 110 . That is, the protrusion may serve as being caught on the step sill ( 134 in FIGS. 13 and 14 ) instead of the stopper ring 110 .
  • a resin layer (not shown in the drawing) may be formed on the outer surface of the single tube portion 50 , and as an alternative to this, closer to the body portion 20 than the groove 53 among the outer surfaces of the single tube portion 50 . Since the part is a part exposed to the soil after construction, a resin layer (coating layer, 42, 44) is formed, and the part farther from the main body part 20 than the groove 53 among the outer surfaces of the short pipe part 50 is the single pipe expansion part. Since it is inserted, the resin layer may not be formed. Meanwhile, the resin layer of the single pipe part 50 may be continuously and integrally formed with the resin layers 42 and 44 .
  • FIGS. 5 to 10 are views sequentially showing the manufacturing method.
  • the thicknesses of the adhesive layer 40 and the resin layers 42 and 44 are shown to be exaggerated than in reality, but this is only to help the understanding of the drawings.
  • the thickness ratio of the outer tube 21, the inner tube 30, the adhesive layer 40, and the resin layers 42 and 44 are exemplary, and the ratios shown in the drawings should not be construed as limiting the scope of the present invention. it won't be
  • a groove 53 is continuously formed in the circumferential direction on the outer circumferential surface of the short pipe portion 50 ( S1 ). Meanwhile, a protrusion may be formed in place of the groove 53 . Then, the short pipe portion 50 is welded to the first end of the outer tube 21 (S2).
  • a resin layer 42 is formed by first coating the outer surface of the outer surface 21 and the short tube portion 50 , and the inner surface or the inner tube 30 of the outer tube 21 .
  • An adhesive layer 40 is formed on the outer surface of (S3).
  • the resin layer 42 may be formed on the exterior 21 side of the outer surface of the short pipe 50 with respect to the groove 53 , and the resin layer 42 may not be formed on the opposite side.
  • the inner tube 30 is inserted into the outer tube 21 ( S4 ). Subsequently, as shown in FIG. 8 , the outer tube 21 and the inner tube 30 are expanded to couple the outer tube 21 and the inner tube 30 ( S5 ).
  • step S6 the first end of the inner tube 30 is welded to the inner surface of the short tube portion 50 to be watertightly coupled (S6).
  • w denotes a welded portion.
  • the second end of the main body 20 is expanded in one piece (S8). 10 shows a cross-section in which the expansion of the single pipe is completed.
  • a resin layer 44 is formed by secondary coating of a resin on the resin layer 42 .
  • 3 shows the composite pipe 10 on which the secondary application is completed.
  • the material and application method of the resin layer 44 may be the same as the material and application method of the resin layer 42 .
  • heating step (S7) may be performed between steps S6 and S8 or between steps S8 and S9.
  • Figure 4b is a flow chart showing another manufacturing method of the composite pipe.
  • the step (S1) of forming the groove 53 in the short pipe part 50 is between steps S2 and S3a, between steps S3a and S4, between steps S4 and S5, between steps S5 and S6. (However, when step S3b is performed between steps S5 and S6, it may be performed at any one position between steps S5 and S3b).
  • the dotted line in the figure shows this.
  • step (S3b) of first applying the resin to the outer surfaces of the exterior 21 and the short pipe part 50 is between steps S5 and S6 (however, when the step S1 is performed between the steps S5 and S6, S1 between steps S6) or between steps S6 and S8.
  • the dotted line in the figure shows this.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing the connection structure of the composite pipe
  • FIG. 12A is an exploded perspective view showing a flange provided in the composite pipe connection structure
  • FIG. 12B is a combined perspective view showing the flange
  • FIG. 13 is an enlarged view of part A of FIG. 11 .
  • connection structure includes a water milling ring 120 inserted between the single pipe part and the single pipe part 50, a groove 53 formed in the circumferential direction on the outer circumferential surface of the single pipe part 50, and a groove ( 53), the stopper ring 110 installed in the short pipe part 50, the support ring 140 installed in the single pipe expansion part, and the flange 130 and the support ring 140 are fastened together. bolt 150 .
  • At least the flange 130 and the support ring 140 may be coated with a resin, for example, polyurea.
  • the coating may be formed by the same composition and heating method (including plasticization method) as the resin layer 42 described above.
  • the single pipe part 50 is inserted into the one-piece expansion part of the adjacent composite pipe 10 .
  • the single pipe expansion part is a part in which the diameter of the end of the composite pipe 10 is expanded so that the single pipe part 50 can be inserted.
  • the single pipe expansion part may include first and second inclined portions 22 and 24 and first and second extension portions 23 and 25 .
  • the watertight ring 120 is a circular ring and is installed between the single pipe part 50 and the single pipe part to achieve watertightness.
  • the water milling 120 may be made of rubber, synthetic resin, or the like.
  • the ring member 122 may be installed on the side of the flange 130 of both sides of the water-tight ring 120 .
  • the ring member 122 uniformly transmits the pressing force transmitted from the insertion part 133 to the water-tight ring 120 so that the water-tight ring 120 is in close contact with the first inclined part 22 .
  • the flange 130 may include a first flange 131 and a second flange 132 . 12A to 12B, the first and second flanges 131 and 132 each have a semicircular shape, and the first flange 131 is to be fastened with both ends of the second flange 132 at both ends thereof.
  • the first and second flanges 131 and 132 may include an insertion part 133 and a fastening part 135, respectively.
  • the insertion part 133 is installed by being inserted between the single pipe expansion part and the short pipe part 50 .
  • the insertion part 133 is a horizontally formed part, and has a step 134 on its inner surface. Step 134 is continuously formed along the circumferential direction.
  • a stopper ring 110 is installed on the step 134, which will be described later. Instead of the step 134 , a recess in which the stopper ring 110 can be seated may be continuously formed in the inner surface of the insertion part 133 along the circumferential direction.
  • the fastening part 135 is a vertically extending part from the end of the insertion part 133 .
  • a plurality of bolt holes 136 are formed in the fastening part 135 at predetermined angular intervals, and bolt holes 136 are formed at both ends of the fastening part 135 . Then, after the bolt holes 136 of the both ends are arranged to overlap each other, the fastening bolt 150 penetrates the bolt holes 143 and 136 and is fastened with the nut 155, whereby the first and second flanges ( 131 and 132 are coupled to each other, and the first and second flanges 131 and 132 are also coupled to the support ring 140 .
  • the support ring 140 is a ring-shaped member installed on the first inclined portion 22 and the first extension portion 23 .
  • a third inclined portion 141 and a third extended portion 142 are formed on the inner surface of the support ring 140 .
  • the third inclined portion 141 has an inclination (same inclination) that matches that of the first inclined portion 22 , and the third extension 142 extends horizontally to be parallel to the first extension 23 .
  • the bolt hole 143 is a hole through which the body thread of the fastening bolt 150 passes.
  • the fastening bolt 150 includes a bolt head and a body thread.
  • the fastening bolts 150 may be installed to the support ring 140 and the first and second flanges 131 and 132 at predetermined angular intervals. The number and spacing of the fastening bolts 150 may be increased or decreased as needed.
  • the support ring 140 presses the first inclined portion 22 and the first extended portion 23 , and accordingly, the watertight ring 120 moves between the first inclined portion 22 and the first extension portion 23 .
  • the extended part 23 and the short pipe part 50 are in close contact, and the insertion part 133 supports and presses the side of the water milling 120 , and is attached to the step 134 , the stopper ring 110 and the groove 53 .
  • the flange 130 is firmly coupled to the short pipe part 50 , whereby watertightness is achieved and separation of the short pipe part 50 can be prevented.
  • the stopper ring 110 is installed in the groove 53 .
  • the stopper ring 110 is a ring made of an arc shape to be installed by being fitted in the groove 53, and is preferably an arc-shaped ring having a central angle of 270° or more and less than 360°. That is, since the stopper ring 110 is not a perfect circle, it can be installed in the groove 53 after slightly widening both ends of the stopper ring 110 .
  • the stopper ring 110 When the stopper ring 110 is installed in the groove 53 , at least a portion of the cross section of the stopper ring 110 protrudes from the groove 53 . And, the protruding portion is caught on the stair step (134). Separation of the single pipe part 50 can be prevented by the protruding part being caught on the stair step 134 and in contact with the inner surface of the insertion part 133 (that is, the composite pipe is reversed and the two composite pipes are separated. can be prevented). In addition, since the end of the short pipe part 50 comes into contact with the second inclined part 24 , the insertion depth of the short pipe part 50 may be limited.
  • the stopper ring 110 should be limited in its deformation when a load is applied, and for this purpose, the stopper ring 110 is preferably made of a metal having a certain level of rigidity and corrosion resistance, for example, stainless steel.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing another connection structure of the composite pipe.
  • the same reference numerals as those of FIGS. 1 to 13 indicate the same components.
  • connection structure is, compared to the above-described connection structure, the water-tight ring 120a and the stopper ring 110 are different, and the remaining components are the same.
  • the water-tight ring 120a has an inner surface formed horizontally and an outer surface that matches the first inclined portion 22 and the first extended portion 23 .
  • the inner surface is in close contact with the outer surface of the short pipe portion 50
  • the outer surface is in close contact with the first inclined portion 22 and the first extension portion 23 .
  • the stopper ring 110 is different from the stopper ring of FIG. 12 in that it has a flat outer surface and a side surface. That is, since the flat outer surface and the side surface of the stopper ring 110 are matched with the step 134, the stopper effect can be increased.

Abstract

본 발명에 따른 복합관은 본체부과 단관부이 결합되어 이루어지되 본체부의 내관이 벤딩이나 단차없이 단관부의 내부면에 접합됨으로써 내관이 견고하게 결합될 수 있다는 장점을 갖는다.

Description

본체부와 단관부가 결합되어 이루어진 복합관 및, 이 복합관의 연결구조
본 발명은 본체부와 단관부가 결합되어 이루어진 복합관에 대한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 단관부의 한쪽 끝단이 본체부의 한쪽 끝단에 수밀되도록 결합되되 본체부의 내관이 벤딩된 부분이나 단차 없이 직선 상태를 유지한 상태에서 단관부의 내부면에 용접됨으로써 내관을 견고하게 결합시킬 수 있는 복합관에 대한 것이다.
아울러, 본 발명은 이러한 복합관의 연결 구조에 대한 것이기도 하다.
본 출원은 대한민국 특허출원번호 제10-2020-0143991호(발명의 명칭 : 본체부와 단관부가 결합되어 이루어진 복합관 및, 이 복합관의 연결구조. 2020년 10월 31일 출원)를 기초로 우선권을 주장하면서 출원되는 것으로서, 대한민국 특허출원번호 제10-2020-0143991호의 출원 명세서와 도면에 포함된 모든 내용은 본 명세서에 포함된다.
일반적으로, 상수용 대형 배관으로 강관이나 주철관이 널리 사용되어 왔다. 주철관은 그 내부에 발생하는 녹과 스케일이 수질 저하의 원인이 된다는 문제점이 있다. 이 문제점을 해결하기 위해서, 주철관의 내부면을 시멘트 또는 에폭시 수지 등으로 피복하기도 하지만, 시멘트와 에폭시 수지가 탈락되어 물을 오염시키고 배관을 막는 문제가 생기기도 한다.
이와 같이 주철관이 문제점을 갖고 있지만, 대형관에 작용하는 수압이나 수충격에 대해 주철관이 갖는 우수한 물성을 능가할만한 관이 없었으므로, 부득이 주철관이 상수용 배관으로 지속적으로 사용되어 왔다.
그런데, 정부나 지방자치단체가 정수장에 막대한 예산을 투입하여 맑은 물을 공급하기 위해 노력을 기울여 왔으나, 주철관의 상기 문제점으로 인해서 각 가정에서는 정수기를 이용하지 않고서는 수돗물을 그대로 음용하는 것을 꺼리는 실정이다.
한편, 스테인리스 스틸관은 내식성이 우수하고 물맛이 좋으므로 상수용 배관으로 사용될 수 있지만, 그 가격이 비싸고 일부 지역에서 토양 부식(전위 부식 등) 등의 문제 때문에 사용이 극히 제한적이다.
하지만, 음용수에 대해서는 스테인리스 스틸관이 가장 적합하다는 점은 누구나 인정하므로, 스테인리스 스틸을 이용하되 가격이 저렴하고 강도도 높은 관이 필요한 실정이다.
본 출원인은 이러한 점을 고려하여, 도 1~2와 같은 대형 복합관을 개발하였다. 상기 대형 복합관(1)은 스테인리스 스틸관(3)과 강관(2) 및 방식층(4, 수지층)으로 이루어지는데, 강관(2)의 내부에 스테인리스 스틸관(3)을 삽입한 후, 스테인리스 스틸관(3)과 강관(2)을 확관시켜 제조된다. 스테인리스 스틸관(3)과 강관(2)을 견고하게 결합시키기 위해 스테인리스 스틸관(3)과 강관(2) 사이에 접착층(5)을 형성하기도 한다.
그런데, 상기 대형 복합관(1)은 그 끝단에서 스테인리스 스틸관(3)과 강관(2)이 서로 분리될 수 있다는 문제점을 갖고 있다.
본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본체부(20)와 단관부(50)를 수밀되도록 결합시켜서 복합관(10)을 만들되, 본체부(20)의 내관(30)이 벤딩된 부분이나 단차 없이 직선 상태를 유지한 상태에서 단관부(50)의 내부면에 용접되도록 함으로써 내관(30)을 견고하게 결합시킬 수 있는 복합관을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 이러한 복합관의 연결 구조를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 이루기 위해서, 본 발명에 따른 복합관(10)은, 본체부(20); 및, 본체부(20) 보다 짧은 길이를 갖고, 그 외부면에는 원주 방향을 따라 연속적으로 홈(53) 또는 돌출부가 형성된 단관부(50);를 포함한다. 단관부(50)는 본체부(20)의 양쪽 단부 중 제1 단부에 수밀되도록 결합되고, 이에 따라 단관부(50)와 본체부(20)를 통해 액체나 기체가 이동할 수 있다.
본체부(20)는, 외관(21); 외관(21)의 내부에 삽입된 내관(30); 내,외관(30)(21)의 사이에 형성되어 내,외관(30)(21)을 결합시키는 접착층(40); 및, 외관(21)의 외부면에 형성된 수지층(42)(44);을 포함할 수 있다. 단관부(50)와 내관(30)은 외관(21) 보다 내부식성이 큰 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 외관(21)은 강관이고 내관(30)과 단관부(50)는 스테인리스 스틸관일 수 있다.
바람직하게, 단관부(50)의 끝단 측면은 외관(21)의 끝단 측면에 용접 등으로 수밀되도록 결합된다. 그리고, 내관(30)은 외관(21) 보다 단관부(50)의 내측으로 더 연장되며, 상기 연장된 부분은 단관부(50)의 내부면에 접합 또는 용접된다.
본체부(20)의 제2 단부에는 편수 확관부가 형성될 수 있다. 복합관(10)을 서로 연결할 때 단관부(50)가 이웃하는 복합관(10)의 편수 확관부에 삽입된다. 그리고, 단관부(50)의 외부면 중에서 적어도 일부분은 본체부의 수지층(42)(44)과 일체로 형성된 수지로 피복될 수 있다. 바람직하게, 단관부(50)의 외부면 중에서, 홈(53) 보다 제1 단부에 가까운 부분이 수지로 피복될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면인 복합관 연결 구조는 단관부(50)가 이웃하는 복합관(10)의 편수 확관부에 삽입된다. 그리고, 상기 복합관 연결 구조는, 편수 확관부와 단관부(50) 사이에 삽입된 수밀링(120)(120a); 편수 확관부와 단관부(50) 사이에 삽입되는 삽입부(133)와, 삽입부(133)에서 수직으로 연장되어 형성된 체결부(135)를 갖는 플랜지(130); 편수 확관부에 설치되고, 링 형상을 갖는 서포트 링(140); 및, 플랜지(130)와 서포트 링(140)을 체결하는 체결 볼트(150);를 포함할 수 있다.
삽입부(133)의 내부면에는 홈(53)과 대응되는 부분에 계단턱(134) 또는 요홈이 원주방향을 따라 연속적으로 형성될 수 있다. 그리고, 스토퍼 링(110)이 홈(53)에 설치되되 스토퍼 링(110)의 일부분은 홈(53)에서 돌출되고, 상기 돌출된 부분이 계단턱(134)에 걸리거나 요홈에 삽입되는 것에 의해서 플랜지(130)가 단관부(50)에 고정되고 단관부(50)의 분리가 방지될 수 있다.
체결 볼트(150)가 플랜지(130)와 서포트 링(140)을 체결하고 플랜지(130)가 단관부(50)에 고정되는 것에 의해서 서포트 링(140)이 편수 확관부를 수밀링(120)에 밀착시키고 단관부(50)의 분리가 방지될 수 있다.
스토퍼 링(110)은 복합관(10)과 플랜지(130)의 이동을 방지할 수 있도록 그 변형이 제한적으로 발생되는 정도의 강성과 내식성을 갖는 금속, 예를 들어 스테인리스 스틸 등으로 이루어진 것이 바람직하다. 그리고, 스토퍼 링(210)은, 완전한 원이 아니라 원호 형상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 중심각도가 270° 이상 360° 미만인 원호인 것이 바람직하다.
상기 편수 확관부는 제1 경사부(22)와, 제1 경사부(22)에서 수평으로 연장된 제1 연장부(23)를 가질 수 있다. 수밀링(120)은 제1 경사부(22)에 설치되거나 제1 경사부(22)와 제1 연장부(23)에 걸쳐서 설치될 수 있다.
서포트 링(140)의 내부면은 제1 경사부(22)와 제1 연장부(23)에 형합하도록 제3 경사부(141)와 제3 연장부(142)를 갖고, 체결 볼트(150의 체결력에 의해 제3 경사부(141)가 제1 경사부(22)에 밀착되고 제3 연장부(142)가 제1 연장부(23)에 밀착될 수 있다.
수밀링(120)(120a)과 삽입부(133) 사이에는 링 부재(122)가 설치될 수 있다. 링 부재(122)는 삽입부(133)로부터 전달된 가압력을 수밀링(120)(120a)에 균일하게 전달하여 수밀링(120)(120a)이 제1 경사부(22)에 균일하게 밀착되도록 할 수 있다.
본 발명은 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 본체부(20)와 단관부(50)를 수밀되도록 결합시켜서 복합관을 만들되 본체부(20)의 내관(30)이 벤딩이나 단차없이 직선 상태를 유지한 상태에서 단관부(50)의 내부면에 용접되도록 함으로써 내관(30)을 견고하게 결합시킬 수 있다.
둘째, 수밀링(120)(120a)이 편수 확관부와 단관부(55)에 강하게 밀착될 수 있다.
셋째, 관의 분리가 방지될 수 있다.
넷째, 체결볼트(150)의 체결 방향과 수압 작용방향이 수직을 이루므로 추후 체결볼트(150)가 부식되거나 체결력이 느슨해지더라도 누수가 발생되지 않는다.
도 1은 복합관의 횡단면을 보여주는 도면.
도 2는 도 1의 복합관의 종단면을 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합관의 종단면을 보여주는 도면.
도 4a와 도 4b는 각각 복합관의 제조 방법을 보여주는 플로우 차트.
도 5~10은 도 4a의 제조방법에 따라 복합관을 제조하는 공정을 순차적으로 보여주는 단면도.
도 11은 복합관의 연결 구조를 보여주는 단면도.
도 12a는 도 11의 연결구조에 구비된 플랜지를 보여주는 분해 사시도.
도 12b는 플랜지를 보여주는 결합 사시도.
도 13은 도 11의 A 부분을 확대한 도면.
도 14는 복합관의 또 다른 연결 구조를 보여주는 단면도.
이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 실시예들에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
[복합관]
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합관의 종단면을 보여주는 도면이다. 도면에 나타난 바와 같이, 복합관(10)은 본체부(20)와 단관부(50)가 수밀되도록 결합되어 이루어진다.
본체부(20)는 외관(21), 외관(21)에 삽입된 내관(30), 내,외관(30)(21) 사이의 접착층(수지층, 40), 및 외관(21)을 피복하는 수지층(피복층, 42, 44)을 포함할 수 있다. 그리고, 본체부(20)의 한쪽 단부에는 편수 확관부가 형성될 수 있다.
외관(21)으로는 배관용 탄소 강관, 합금 강관, 아연 도금 강관 등과 같은 강관이 사용될 수 있다. 강관은 강도가 우수하므로, 이를 포함하는 복합관은 우수한 강도를 가질 수 있다.
내관(30)은 외관(21)의 내부에 삽입된 후 확관 및/또는 접착층(40)에 의해 외관(21)과 결합된다. 내관(30)의 외경은 외관(21)의 내경 보다 약간 작은데, 추후의 확관 공정에 의해 외관(21)의 내부면에 밀착 결합될 수 있는 정도의 직경 차이를 갖는다.
상기 확관은 이종관을 서로 결합시키기 위한 방법으로서, 하이드로포밍에 의해서 이루어지거나 확관 금형에 의해 이루어질 수 있다. 상기 하이드로포밍과 확관 금형은 당업계에 공지된 것이므로 여기서는 설명을 생략하기로 한다..
내관(30)은 외관(21) 보다 내부식성이 큰 재질로 이루어질 수 있는데, 예를 들어 스테인리스 스틸관이 내관으로 사용될 수 있다. 스테인리스 스틸관(30)은 스테인리스 스틸로 만들어진 관으로서, 알려진 바와 같이 내식성이 우수하고 위생적이므로, 기존 주철관의 녹 발생 문제 및 스케일 문제를 해결할 수 있다.
상기 스테인리스 스틸관(30, 내관)의 두께는 강관(10) 두께의 5% ~ 50%인 것이 바람직하다. 스테인리스 스틸관(30, 내관)의 두께가 강관(10) 두께의 5% 미만인 경우에는 내식성 등에 있어서 바람직하지 않다. 그리고, 스테인리스 스틸관(30, 내관)의 두께가 강관(10) 두께의 50%를 초과하는 경우에는 스테인리스 스틸이 필요 이상으로 두껍게 되고 복합관(100)의 가격이 너무 비싸게 되어 경제성이 부족하다.
내관(30)은 외관(21) 보다 단관부(50)의 내부로 더 연장된다. 상기 연장된 부분은 단관부(50)의 내부면에 용접으로 수밀되도록 결합되는데, 이에 따라 내관(30)이 견고하게 고정되고 단관부(50)와 본체부(20) 사이의 수밀성이 향상될 수 있다.
바람직하게, 상기 연장된 부분의 길이(도 9의 L)는 단관부(50)의 길이 보다 짧고, 내관(30)이 연장되지 않은 단관부(50)의 부분은 복합관의 내부에 흐르는 액체나 기체에 노출된다.
접착층(40)은 확관과 함께 내관(30)과 외관(21)을 결합시킨다. 이에 대한 대안으로서, 접착층(40)만으로 결합시키거나 확관만으로 결합시킬 수도 있다. 접착층(40)은 통상적인 접착제가 도포되어 이루어질 수도 있지만, 방향족 디이소시아네이트와 직쇄상 탄소수 3 이상인 방향족 또는 지방족 아민을 1:1(부피비)로 외관(21)의 내부면 및/또는 내관(30)의 외부면에 분사한 후 가소화 현상이 발생되는 온도(180~320℃)로 가열되어 만들어진 폴리우레아층으로 이루어질 수도 있다. 이에 대한 대안으로서, 외관(21)의 내부면 및/또는 내관(30)의 외부면을 가소화 현상이 발생되는 온도(180~320℃)로 미리 가열한 후, 이 가열된 부분에 방향족 디이소시아네이트와 직쇄상 탄소수 3 이상인 방향족 또는 지방족 아민을 1:1(부피비)로 분사하여 가소화된 폴리우레아층(접착층)을 형성할 수도 있다.
수지층(42, 1차 도포된 수지층)은 외관(21)의 외부면을 피복하도록 형성된다. 바람직하게, 수지층(42)은 폴리에틸렌층(PE층), 가소화 현상이 발생되는 온도(180~320℃)로 가열되어 만들어진 폴리우레아층 등으로 이루어질 수 있다. 이 폴리우레아층의 형성 방법은 상술한 접착층(40)의 형성 방법과 동일할 수 있다.
수지층(42)은 외관(21)의 부식을 방지해야 하므로 대체로 300μm ~ 3,000μm의 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 두께가 300μm 미만인 경우에는 절연이 되지 않거나 수지층(42)이 벗겨질 우려가 있고, 상기 두께가 3,000μm를 초과하는 경우에는 수지가 필요 이상으로 많이 소요되고 관의 외경이 필요 이상으로 커지므로 바람직하지 않다.
그리고, 수지층(42)이 외관(21)에 견고하게 접착되도록 하기 위해서, 접착제(도면에 미도시)를 외관(21)에 먼저 도포한 후 수지를 도포할 수도 있다.
바람직하게, 수지층(42) 위에 수지가 2차로 도포되어 수지층(44)이 형성될 수 있다. 수지층(44)의 재료와 도포 방법은 수지층(42)의 재료 및 도포 방법과 동일할 수 있다.
편수 확관부는 본체부(20) 단부의 직경이 증가되도록 확장된 부분으로서, 복합관을 연결할 때 이웃하는 복합관(10)의 단관부(50)가 편수 확관부에 삽입된다(이 점에 대해서는 후술하기로 한다).
편수 확관부는 제1,2 경사부(22)(24)와 제1,2 연장부(23)(25)를 포함할 수 있다.
제1 경사부(22)는 제2 연장부(25)에서 연장된 부분으로서, 관 끝단을 향한 상향 경사면으로 이루어진다. 그리고, 제1 연장부(23)는 제1 경사부(22)에서부터 관 끝단까지 수평으로 연장된 부분이다.
제2 연장부(25)는 제1,2 경사부(22)(24)를 연결하도록 수평으로 연장된 부분이다.
그리고, 제2 경사부(24)는 관 끝단을 향한 상향 경사면이 원주방향을 따라 연속적으로 형성된 부분이다. 제2 경사부(24)는 단관부(50)와 대응되는 직경을 갖는데, 단관부(50)가 진동이나 지진 등에 의해 복합관(10) 내부로 이동할 경우 제2 경사부(24)가 단관부(50)의 끝단에 맞닿는 것에 의해 단관부(50)의 삽입 길이를 제한한다(이 점에 대해서는 후술하기로 한다).
단관부(50)는 토양 환경에서 외관(21) 보다 내부식성이 큰 재질(내부식성이 우수한 재질), 예를 들어 스테인리스 스틸관으로 이루어질 수 있다. 단관부(50)는 외관(21)의 제1 단부에 용접 등으로 결합되고 더 구체적으로는 단관부(50)의 끝단 측면이 외관(21)의 끝단 측면에 용접으로 수밀되도록 결합된다. 이를 위해, 단관부(50)의 두께는 외관(21)의 두께와 동일하거나 비슷한 것이 바람직하고 이에 따라 단관부(50)의 내부면은 외관(21)의 내부면과 동일 평면상에 위치할 수 있다. 본 명세서에서, '동일한 두께'는 수학적으로 동일한 두께를 의미할 뿐만 아니라 외관(21)의 내부에 삽입된 내관(30)이 큰 각도의 벤딩이나 큰 단차없이 단관부(50)의 내부면에 용접될 수 있는 정도의 두께 차이도 포함하는 의미를 나타낸다. 마찬가지로, '동일 평면상'은 수학적으로 동일한 평면을 의미할 뿐만 아니라 외관(21)의 내부에 삽입된 내관(30)이 큰 각도의 벤딩이나 큰 단차없이 단관부(50)의 내부면에 용접될 수 있는 정도의 차이를 갖는 평면도 포함하는 의미를 나타낸다.
단관부(50)는 본체부(20) 보다 짧은 길이를 갖는다. 예를 들어, 복합관(10)의 전체 길이가 6~12m인 경우, 단관부(50)은 0.3~0.5m의 길이를 가질 수 있다. 그리고, 도면에 나타난 외관(21)과 단관부(50)의 길이 비율은 예시적인 것으로서 본 발명의 권리범위를 한정하는 것으로 이해되어서는 아니될 것이다.
단관부(50)의 외부면에는 원주 방향을 따라 연속적으로 홈(53)이 형성된다. 홈(53)에는 스토퍼 링(도 13, 14의 110)이 설치되는데, 이에 대해서는 아래에서 설명하기로 한다. 한편, 홈(53)을 대신하여 돌출부(도면에 미도시)가 원주 방향을 따라 연속적으로 형성될 수도 있는데, 이 경우 돌출부는 스토퍼 링(110)을 대신할 수 있다. 즉, 돌출부가, 스토퍼 링(110)을 대신하여, 계단턱(도 13, 14의 134)에 걸리는 역할을 할 수도 있다.
그리고, 단관부(50)의 외부면에는 수지층(도면에 미도시)이 형성될 수도 있는데 이에 대한 대안으로서, 단관부(50)의 외부면 중 홈(53) 보다 본체부(20)에 가까운 부분은 시공 후 토양에 노출되는 부분이므로 수지층(피복층, 42, 44)이 형성되고, 단관부(50)의 외부면 중 홈(53) 보다 본체부(20)에서 먼 부분은 편수 확관부에 삽입되므로 수지층이 형성되지 않을 수 있다. 한편, 단관부(50)의 수지층은 수지층(42)(44)과 연속적으로 일체로 형성될 수 있다.
[복합관의 제조공정 1]
도 4a는 복합관의 제조방법을 보여주는 플로우 차트이고, 도 5~10은 상기 제조방법을 순차적으로 보여주는 도면이다. 도면에서는 접착층(40)과 수지층(42)(44)의 두께가 실제보다 과장되도록 도시되었는데 이것은 도면의 이해를 돕기 위한 것일 뿐이다. 그리고, 외관(21), 내관(30), 접착층(40) 및, 수지층(42)(44)의 두께 비율은 예시적인 것으로서 도면에 나타난 비율이 본 발명의 권리범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 아니될 것이다.
먼저, 도 5에 나타난 바와 같이, 단관부(50)의 외주면에 원주방향으로 홈(53)을 연속적으로 형성한다(S1). 한편, 홈(53)을 대신하여 돌출부를 형성할 수도 있다. 그리고, 단관부(50)를 외관(21)의 제1 단부에 용접시켜 결합한다(S2).
이어서, 도 6에 나타난 바와 같이, 외관(21)과 단관부(50)의 외부면에 수지를 1차 도포하여 수지층(42)을 형성하고, 외관(21)의 내부면 또는 내관(30)의 외부면에 접착층(40)을 형성한다(S3).
바람직하게, 단관부(50)의 외부면 중 홈(53)을 기준으로 외관(21)쪽 부분에는 수지층(42)을 형성하고 반대쪽 부분은 수지층(42)을 형성하지 않을 수도 있다.
다음으로, 도 7에 나타난 바와 같이, 내관(30)을 외관(21)의 내부에 삽입한다(S4). 이어서, 도 8에 나타난 바와 같이, 외관(21)과 내관(30)을 확관하여 외관(21)과 내관(30)을 결합시킨다(S5).
S5 단계에 이어서, 도 9에 나타난 바와 같이, 내관(30)의 제1 단부를 단관부(50)의 내부면에 용접하여 수밀되도록 결합시킨다(S6). 도 9에서 w는 용접된 부분을 나타낸다.
상기 S6 단계 이후에, 본체부(20)를 가열(S7)한 후 본체부(20)의 제2 단부를 편수 확관한다(S8). 도 10은 편수 확관이 완료된 단면을 보여준다.
이어서, 수지층(42) 위에 수지를 2차 도포하여 수지층(44)을 형성한다. 도 3은 2차 도포가 완료된 복합관(10)을 보여준다. 수지층(44)의 재료와 도포방법은 수지층(42)의 재료 및 도포방법과 동일할 수 있다.
한편, 상기 가열 단계(S7)는 S6 단계와 S8 단계 사이에 이루어질 수도 있지만 S8 단계와 S9 단계 사이에 이루어질 수도 있다.
[복합관의 제조공정 2]
도 4b는 복합관의 또 다른 제조방법을 보여주는 플로우 차트이다.
상기 제조방법은, 도 4a의 제조방법과 비교하여, S1 단계와 S3b 단계의 공정상 위치가 다르고 나머지 단계는 동일하다.
도면에 나타난 바와 같이, 단관부(50)에 홈(53)을 형성하는 단계(S1)는 S2 단계와 S3a 단계 사이, S3a 단계와 S4 단계 사이, S4 단계와 S5 단계 사이, S5 단계와 S6 단계 사이(단, S3b 단계가 S5 단계와 S6 단계 사이에 이루어지는 경우에는 S5 단계와 S3b 단계 사이) 중 어느 한 위치에서 이루어질 수 있다. 도면에서 점선은 이러한 것을 보여준다.
그리고, 외관(21)과 단관부(50)의 외부면에 수지를 1차 도포하는 단계(S3b)는 S5 단계와 S6 단계 사이(단, S1 단계가 S5 단계와 S6 단계 사이에서 이루어지는 경우에는 S1 단계와 S6 단계 사이)에서 이루어지거나 S6 단계와 S8 단계 사이에서 이루어질 수 있다. 도면에서 점선은 이러한 것을 보여준다.
[복합관의 연결 구조]
도 11은 복합관의 연결 구조를 보여주는 단면도이고, 도 12a는 복합관 연결구조에 구비된 플랜지를 보여주는 분해 사시도이며, 도 12b는 플랜지를 보여주는 결합 사시도이다. 그리고, 도 13은 도 11의 A 부분을 확대한 도면이다.
도면에 나타난 바와 같이, 상기 연결 구조는 편수 확관부와 단관부(50) 사이에 삽입된 수밀링(120)과, 단관부(50)의 외주면에 원주 방향으로 형성된 홈(53)과, 홈(53)에 설치된 스토퍼 링(110)과, 단관부(50)에 설치된 플랜지(130)와, 편수 확관부에 설치된 서포트 링(140), 및 플랜지(130)와 서포트 링(140)을 체결하는 체결 볼트(150)를 포함한다.
상기 구성 요소 중에서 적어도 플랜지(130)와 서포트 링(140)은 수지 예를 들어 폴리우레아로 피복될 수 있다. 상기 피복은 상술한 수지층(42)과 동일한 조성물 및 가열 방법(가소화 방법도 포함함)으로 형성될 수 있다.
단관부(50)는 이웃하는 복합관(10)의 편수 확관부에 삽입된다. 편수 확관부는 단관부(50)가 삽입될 수 있도록 복합관(10) 단부의 직경이 확장된 부분이다. 상술한 바와 같이, 편수 확관부는 제1,2 경사부(22)(24)와 제1,2 연장부(23)(25)를 포함할 수 있다.
수밀링(120)은 원형의 링으로서, 단관부(50)와 편수 확관부 사이에 설치되어 수밀을 이룬다. 수밀링(120)은 고무, 합성수지 등으로 만들어질 수 있다.
바람직하게, 수밀링(120)의 양쪽 측면 중 플랜지(130) 쪽 측면에는 링 부재(122)가 설치될 수 있다. 링 부재(122)는 삽입부(133)로부터 전달된 가압력을 수밀링(120)에 균일하게 전달하여 수밀링(120)이 제1 경사부(22)에 균일하게 밀착되도록 한다.
플랜지(130)는 제1 플랜지(131)와 제2 플랜지(132)를 포함할 수 있다. 도 12a ~ 12b에 나타난 바와 같이, 제1,2 플랜지(131)(132)는 각각 반원 형상을 갖는데, 제1 플랜지(131)는 그 양쪽 단부에서 제2 플랜지(132)의 양쪽 단부와 체결될 수 있다.
제1,2 플랜지(131)(132)는 각각 삽입부(133)와 체결부(135)를 포함할 수 있다.
삽입부(133)는 편수 확관부와 단관부(50) 사이에 삽입되어 설치된다. 삽입부(133)는 수평으로 형성된 부분으로서, 그 내부면에 계단턱(134)을 갖는다. 계단턱(134)은 원주 방향을 따라 연속적으로 형성된다. 계단턱(134)에는 스토퍼 링(110)이 설치되는데, 이에 대해서는 후술하기로 한다. 계단턱(134)을 대신하여, 스토퍼 링(110)이 안착될 수 있는 요홈이 삽입부(133)의 내부면에 원주 방향을 따라 연속적으로 형성될 수도 있다.
체결부(135)는 삽입부(133)의 끝단에서 수직으로 연장 형성된 부분이다. 체결부(135)에는 다수 개의 볼트공(136)이 소정 각도 간격으로 형성되되, 체결부(135)의 양쪽 단부에는 볼트공(136)이 형성된다. 그리고, 상기 양쪽 단부의 볼트공(136)이 서로 중첩되도록 배치된 후 체결볼트(150)가 볼트공(143)(136)을 관통하여 너트(155)와 체결되는 것에 의해서 제1,2 플랜지(131)(132)가 서로 결합되고 제1,2 플랜지(131)(132)가 서포트링(140)과도 결합된다.
이와 같이, 체결볼트(150)의 체결 방향(관의 길이방향)과 수압의 작용방향(관의 반경 방향)이 서로 수직이 되므로, 추후 체결볼트(150)가 부식되거나 체결력이 느슨해지더라도 체결볼트(150)가 빠지지 않으므로 누수가 발생되지 않는다.
서포트 링(140)은 제1 경사부(22)와 제1 연장부(23)에 설치되는 링 형상의 부재이다. 서포트 링(140)의 내부면에는 제3 경사부(141)와 제3 연장부(142)가 형성된다.
제3 경사부(141)는 제1 경사부(22)와 형합하는 경사(동일한 경사)를 갖고, 제3 연장부(142)는 제1 연장부(23)와 평행하도록 수평으로 연장된다.
볼트공(143)은 체결 볼트(150)의 몸체 나사부가 관통하는 구멍이다. 체결 볼트(150)는 볼트 머리와 몸체 나사부를 포함한다. 체결 볼트(150)는 서포트 링(140)과 제1,2 플랜지(131)(132)에 소정 각도 간격으로 설치될 수 있다. 체결볼트(150)의 개수와 간격은 필요에 따라 증감될 수 있다.
너트(155)를 조이면, 서포트 링(140)이 제1 경사부(22)와 제1 연장부(23)를 가압하게 되고 이에 따라 수밀링(120)이 제1 경사부(22)와 제1 연장부(23) 및 단관부(50)에 밀착되고 삽입부(133)는 수밀링(120)의 측면을지지 및 가압하게 되며 계단턱(134)과 스토퍼링(110) 및 홈(53)에 의해 플랜지(130)가 단관부(50)에 견고하게 결합됨으로써 수밀이 이루어지고 단관부(50)의 분리가 방지될 수 있다.
스토퍼 링(110)은 홈(53)에 설치된다. 스토퍼 링(110)은 홈(53)에 끼워져서 설치될 수 있도록 원호 형상으로 이루어진 링으로서, 바람직하게는 중심각도가 270° 이상 360° 미만인 원호형 링이다. 즉, 스토퍼 링(110)은 완전한 원이 아니므로, 그 양쪽 끝단을 약간 벌려서 넓힌 후 홈(53)에 설치할 수 있다.
스토퍼 링(110)이 홈(53)에 설치되었을 때, 스토퍼 링(110)의 단면 중 적어도 그 일부분이 홈(53)으로부터 돌출된다. 그리고, 돌출된 부분은 계단턱(134)에 걸리게 된다. 상기 돌출된 부분이 계단턱(134)에 걸리고 삽입부(133)의 내부면에 접촉되는 것에 의해 단관부(50)의 분리를 방지할 수 있다(즉, 복합관이 후진하여 두 복합관이 분리되는 것을 방지할 수 있다). 아울러, 단관부(50)의 끝단은 제2 경사부(24)와 맞닿게 되므로 단관부(50)의 삽입 깊이가 제한될 수 있다.
스토퍼 링(110)은 하중이 인가될 때 그 변형이 제한적이어야 하고, 이를 위해 스토퍼 링(110)은 일정 수준 이상의 강성과 내식성을 갖는 금속 예를 들어 스테인리스 스틸로 이루어진 것이 바람직하다.
한편, 도 14는 복합관의 또 다른 연결 구조를 보여주는 단면도이다. 도 14의 도면 참조부호 중에서 도 1~13의 도면 참조부호와 동일한 것은 동일한 구성요소를 나타낸다.
상기 연결구조는, 상술한 연결구조와 비교하여, 수밀링(120a)과 스토퍼 링(110)이 다르고 나머지 구성요소는 동일하다.
수밀링(120a)은 수평으로 형성된 내부면과, 제1 경사부(22) 및 제1 연장부(23)와 형합하는 외부면을 갖는다. 이 구조에 의해서, 내부면은 단관부(50)의 외부면에 밀착되고 외부면은 제1 경사부(22)과 제1 연장부(23)에 밀착된다.
스토퍼 링(110)은 평평한 바깥쪽면과 측면을 갖는다는 점에서 도 12의 스토퍼 링과 상이하다. 즉, 스토퍼 링(110)의 평평한 바깥쪽면과 측면은 계단턱(134)과 형합하므로 스토퍼 효과를 증대시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 본체부(20); 및,
    본체부(20) 보다 짧은 길이를 갖는 단관부(50);를 포함하고,
    단관부(50)는 본체부(20)의 양쪽 단부 중 제1 단부에 수밀되도록 결합되며, 단관부(50)와 본체부(20)를 통해 액체나 기체가 이동할 수 있고,
    본체부(20)는,
    외관(21);
    외관(21)의 내부에 삽입된 내관(30); 및,
    외관(21)의 외부면을 피복하도록 형성된 수지층;을 포함하고,
    단관부(50)와 내관(30)은 외관(21) 보다 내부식성이 큰 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 복합관.
  2. 제1항에 있어서,
    단관부(50)의 외부면에는 홈(53) 또는 돌출부가 원주 방향을 따라 연속적으로 형성된 것을 특징으로 하는 복합관.
  3. 제2항에 있어서,
    단관부(50)의 끝단 측면은 외관(21)의 끝단 측면에 수밀되도록 결합되고,
    내관(30)은 외관(21) 보다 단관부(50)의 내측으로 더 연장되며, 상기 연장된 부분은 단관부(50)의 내부면에 접합 또는 용접되며,
    상기 연장된 부분의 길이(L)는 단관부(50)의 길이 보다 짧고, 내관(30)이 연장되지 않은 단관부(50)의 부분은 상기 액체나 기체에 노출된 것을 특징으로 하는 복합관.
  4. 제3항에 있어서,
    본체부(20)의 제2 단부에는 편수 확관부가 형성되고,
    복합관(10)을 서로 연결할 때 단관부(50)가 이웃하는 복합관(10)의 편수 확관부에 삽입되며,
    상기 수지층이 홈(53) 또는 돌출부를 중심으로 적어도 단관부(50)의 외관(21)쪽 부분을 피복하도록 일체로 연장 형성된 것을 특징으로 하는 복합관.
  5. 제3항에 있어서,
    단관부(50)의 두께는 외관(21)의 두께와 동일하고,
    상기 연장된 부분은 직선 상태를 유지한 상태에서 단관부(50)의 내부면에 접합 또는 용접되는 것을 특징으로 하는 복합관.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지층은 방향족 디이소시아네이트와 직쇄상 탄소수 3 이상인 방향족 또는 지방족 아민을 외관(21)의 내부면과 내관(30)의 외부면 중 적어도 어느 하나에 분사한 후 가소화 현상이 발생되도록 180~320℃로 가열되어 만들어진 폴리우레아층이거나, 외관(21)의 내부면과 내관(30)의 외부면 중 적어도 어느 하나를 가소화 현상이 발생되는 180~320℃로 미리 가열한 후 이 가열된 부분에 방향족 디이소시아네이트와 직쇄상 탄소수 3 이상인 방향족 또는 지방족 아민을 분사하여 가소화된 폴리우레아층인 것을 특징으로 하는 복합관.
  7. 복합관의 연결 구조에 있어서,
    복합관은 본체부(20)와 단관부(50)가 수밀되도록 결합되어 이루어지며,
    본체부(20)는,
    외관(21); 및,
    외관(21)의 내부에 삽입되어 설치되고, 외관(21) 보다 단관부(50)의 내부쪽으로 더 연장되어 단관부(50)의 내부면에 수밀되도록 결합된 내관(30);을 포함하고,
    단관부(50)는 본체부(20) 보다 짧은 길이를 갖고 그 외부면에는 원주 방향을 따라 연속적으로 홈(53)이 형성되며, 단관부(50)와 내관(30)은 외관(21) 보다 내부식성이 큰 재질로 이루어지고,
    본체부(20)의 양쪽 단부 중에서 단관부(50)와 결합되는 단부의 반대쪽 단부에는 편수 확관부가 형성되며, 단관부(50)가 이웃하는 복합관(10)의 편수 확관부에 삽입되고,
    상기 연결 구조는,
    편수 확관부와 단관부(50) 사이에 삽입된 수밀링(120)(120a);
    편수 확관부와 단관부(50) 사이에 삽입되는 삽입부(133)와, 삽입부(133)에서 수직으로 연장되어 형성된 체결부(135)를 갖는 플랜지(130);
    편수 확관부에 설치되고, 링 형상을 갖는 서포트 링(140); 및,
    플랜지(130)와 서포트 링(140)을 체결하는 체결 볼트(150);를 포함하고,
    삽입부(133)의 내부면에는 홈(53)과 대응되는 부분에 계단턱(134) 또는 요홈이 원주방향을 따라 연속적으로 형성되고,
    스토퍼 링(110)이 홈(53)에 설치되되 스토퍼 링(110)의 일부분은 홈(53)에서 돌출되고, 상기 돌출된 부분이 계단턱(134)에 걸리거나 요홈에 삽입되는 것에 의해서 플랜지(130)가 단관부(50)에 고정되고 단관부(50)의 분리가 방지되며,
    체결 볼트(150)가 플랜지(130)와 서포트 링(140)을 체결하고 플랜지(130)가 단관부(50)에 고정되는 것에 의해서 서포트 링(140)이 편수 확관부를 수밀링(120)에 밀착시키고 단관부(50)의 분리가 방지되는 것을 특징으로 하는 복합관 연결 구조.
  8. 제7항에 있어서,
    스토퍼 링(110)은 복합관(10)과 플랜지(130)의 이동을 방지할 수 있도록 그 변형이 제한적으로 발생되는 정도의 강성을 갖는 금속으로 이루어지고,
    스토퍼 링(210)은 완전한 원이 아닌 원호 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 복합관 연결 구조.
  9. 제7항에 있어서,
    편수 확관부는 제1 경사부(22)와, 제1 경사부(22)에서 수평으로 연장된 제1 연장부(23)를 갖고,
    수밀링(120)은 제1 경사부(22)에 설치되거나 제1 경사부(22)와 제1 연장부(23)에 걸쳐서 설치되며,
    서포트 링(140)의 내부면은 제1 경사부(22)와 제1 연장부(23)에 형합하도록 제3 경사부(141)와 제3 연장부(142)를 갖고, 체결 볼트(150의 체결력에 의해 제3 경사부(141)가 제1 경사부(22)에 밀착되고 제3 연장부(142)가 제1 연장부(23)에 밀착되는 것을 특징으로 하는 복합관 연결 구조.
  10. 제7항에 있어서,
    수밀링(120)(120a)과 삽입부(133) 사이에는 링 부재(122)가 설치되고,
    링 부재(122)는 삽입부(133)로부터 전달된 가압력을 수밀링(120)(120a)에 균일하게 전달하여 수밀링(120)(120a)이 제1 경사부(22)에 균일하게 밀착되도록 하는 것을 특징으로 하는 복합관 연결 구조.
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