KR102474581B1 - 상하수도관의 이탈방지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 합성수지링과 금속링이 함께 관과 고무링의 이탈을 방지하되 합성수지링의 파손이나 금속링에 의한 배관 손상이 방지되는 상하수도관의 이탈방지구조에 관한 것으로서, 확관부에 형성되는 둔덕본체로 이루어지며, 상기 둔덕본체는 삽입부와 함께 수용공간을 형성하고, 상기 둔덕본체측 수용공간에는 내측경사면과 외측경사면이 구비되는 둔덕부; 환형의 고무링본체로 이루어지며, 상기 고무링본체에는 상측날과 하측날이 형성되는 고무링; 환형의 수지링본체로 이루어지며, 상기 수지링본체에는 전방돌기와 후방돌기가 형성되는 합성수지링; 및 환형의 금속링본체로 이루어지며, 상기 금속링본체는 원형단면을 갖되 하부에는 톱니날이 형성되는 금속링;으로 이루어지며, 상기 고무링, 합성수지링, 금속링은 상기 전방돌기와 후방돌기를 매개로 상호 결합하여 수용공간에 배치된 상태에서 상기 합성수지링과 금속링이 관과 고무링을 지지하는 것을 특징으로 한다.

Description

상하수도관의 이탈방지구조{Separation prevention structure of water and sewage pipe}

본 발명은 상하수도관의 이탈방지구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고무링의 이탈 및 배관의 이탈이 방지되되 합성수지링의 파손이나 금속링에 의한 배관 손상이 방지되는 상하수도관의 이탈방지구조에 관한 것이다.

현재 상하수도관으로 사용되는 대다수는 직관부 일단에 확관부를 둔 배관이 사용되며, 현장에서 각 배관의 확관부와 직관부 말단을 끼워가며 상하수도관로를 시공하게 된다.

또한, 시공 현장에서는 누수 방지를 위해 고무링과 같은 실링부재로 이음부위를 밀봉하는 작업이 함께 수행된다.

다만, 높은 압력이 작용하는 관로에는 이음부위의 유격을 통해 유입된 고수압에 의해 실링부재가 원위치로부터 이탈하여 누수가 발생하는 일이 종종 발생한다.

이에, 본 출원인은 실링부재의 밀봉성을 높이는 동시에 고수압에 의한 실링부재의 이탈을 방지하는 수단이 구비된 배관 실링기술을 아래의 특허문헌 1에 소개한 바 있다.

상기 종래기술은 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 확관부(150)와 상기 확관부(150)에 삽입되는 상대측 배관(200)의 직관부 말단부위(이하 ‘삽입부’라 한다)로 이루어진 수용부(120, 140)를 형성하고 여기에 실링부재인 연질소재의 고무링(330)과 경질소재의 보강링(360)를 배치한다.

또한, 상기 고무링(330)에는 포켓부(332)를 형성하여 유격을 통해 흘러들어오는 누수가 상기 포켓부(332)에 유입되면 고무링(330)이 팽창되도록 하여 밀봉성을 향상시키는 한편, 수용부(120, 140)의 내벽에 의해 지지되고 있는 보강링(360)이 고압에 의해 고무링(330)이 후방으로 밀리는 것을 막아주는 것을 특징으로 한다.

다만, 보강링(360)의 경우 경질소재의 특성으로 인해 수용부(120, 140)에 안치시키는 과정에서 손상되어 고무링(330) 지지 기능을 상실하는 경우가 종종 발생하였다.

또한, 상하수도관의 시공 이후 고수압에 의해 직관부가 확관부로부터 이탈되는 경우도 간혹 발생할 수 있는데 이 경우 상기 실링부재의 이탈 방지가 무의미해지는 문제가 있다.

KR 10-2273554 B1 (2021. 07. 05.)

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 일체화된 고무링, 합성수지링 및 금속링을 통하여 고무링의 이탈과 배관의 이탈을 방지하며 합성수지링의 파손이나 금속링에 의한 배관 오손을 방지하는 상하수도관의 이탈방지구조를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 상하수도관의 이탈방지구조는, 확관부에 형성되는 둔덕본체로 이루어지며, 상기 둔덕본체는 삽입부와 함께 수용공간을 형성하고, 상기 둔덕본체측 수용공간에는 내측경사면과 외측경사면이 구비되는 둔덕부; 환형의 고무링본체로 이루어지며, 상기 고무링본체에는 상측날과 하측날이 형성되는 고무링; 환형의 수지링본체로 이루어지며, 상기 수지링본체에는 전방돌기와 후방돌기가 형성되는 합성수지링; 및 환형의 금속링본체로 이루어지며, 상기 금속링본체는 원형단면을 갖되 하부에는 단면상 톱니 형상의 톱니날이 형성되는 금속링;으로 이루어지며, 상기 고무링, 합성수지링, 금속링은 상기 전방돌기와 후방돌기를 매개로 상호 결합하여 수용공간에 배치된 상태에서 상기 합성수지링과 금속링이 관과 고무링을 지지한다.

또한, 본 발명의 상하수도관의 이탈방지구조는, 상기 합성수지링이 삽입부와 이격된 상태에서 상기 고무링을 지지한다.

또한, 본 발명의 상하수도관의 이탈방지구조는, 상기 금속링본체가 원주방향 일부구간에 절개부가 형성되고, 상기 톱니날은 삽입부 외주면에 밀착되되 상기 절개부가 외력에 의해 그 폭이 벌어지면 상기 외주면과 분리된다.

또한, 본 발명의 상하수도관의 이탈방지구조는, 상기 절개부를 쐐기형상으로 제작하고, 상기 톱니날 중 외측날은 내측날 대비 돌출되도록 형성된다.

본 발명의 상하수도관의 이탈방지구조에 의하면, 합성수지링이 금속링을 매개로 고무링을 지지하는 구성을 통해 합성수지링의 파손이 방지되고, 절개부와 톱니날이 구비되는 금속링을 통해 금속링에 의한 삽입부 오손과 배관의 이탈이 효과적으로 방지되므로, 본 발명의 이탈방지구조가 구현된 상하수도관로는 누수방지 성능이 향상되고 관리 편의성이 증대된다.

도 1은 종래기술에 따른 상하수도관의 이탈방지구조를 도시한 분해 단면도이다.
도 2는 종래기술에 따른 상하수도관의 이탈방지구조의 요부를 확대 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 이탈방지구조가 구현된 관이음을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 이탈방지부재의 결합된 상태를 도시한 사시도(a)와 분해된 상태를 도시한 사시도(b)이다.
도 5는 본 발명에 따른 이탈방지구조가 구현된 관이음을 도시한 요부 확대 단면도이다.
도 6은 보조치구를 활용하여 본 발명에 따른 금속링의 절개부 조작 과정을 도시한 요부 확대 단면도이다.
도 7은 보조치구를 활용하여 본 발명에 따른 금속링의 절개부 조작 과정을 도시한 사시도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 이탈방지구조가 구현된 관이음을 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 실링부재의 결합된 상태를 도시한 사시도(a)와 분해된 상태를 도시한 사시도(b)이며, 도 5는 본 발명에 따른 이탈방지구조가 구현된 관이음을 도시한 요부 확대 단면도이다.

도 3, 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명은 확관부(1)에 형성되는 둔덕부(10), 실링부재로서 상기 둔덕부(10)에 구비되는 고무링(20), 합성수지링(30) 및 금속링(40)으로 이루어진다.

한편, 이하의 설명에서 언급되는 삽입부(3)는 관이음 대상 상대 배관의 삽입부를 지칭한다.

각 구성 요소들을 중심으로 본 발명의 구체적인 내용을 설명하면, 먼저 둔덕부(10)는 외형이 개략적으로 ‘∩’ 형상을 갖는 둔덕본체(11)로 이루어지며, 상기 둔덕본체(11)는 삽입부(3)와 함께 수용공간(6)을 형성하고, 상기 수용공간(6)에는 확관부(1)의 경계면(4)을 기준으로 고무링(20), 합성수지링(30), 금속링(40)이 순차적으로 배치되어 수용공간(6)을 밀봉하게 된다.

또한, 상기 둔덕본체(11)의 내벽도 외형에 대응되는 ‘∩’ 형상을 갖는데, 이를 경계면(4)에 인접한 내측경사면(112)과 그 반대측인 외측경사면(113)으로 나누면, 합성수지링(30)과 금속링(40)이 상기 외측경사면(113)에 지지된 상태에서 관과 고무링(20)의 이탈을 억제하게 된다.

고무링(20)은 유격(5)과 연결되어 있는 수용공간(6)을 밀봉하는 구성으로서, 환형의 고무링본체(21), 그리고 상기 고무링본체(21)와 일체로 제작되고 경계면(4) 방향으로 돌출되는 상측날(22)과 하측날(23)을 포함한다.

상기 상측날(22)과 하측날(23) 사이의 절개공간(24)은 종래기술의 포켓부(332)와 같이, 유격(5)을 통해 유입되는 누수를 포집하여 고무링본체(21)가 팽창되도록 유도, 고무링(20)이 둔덕본체(11)의 내벽과 삽입부(3)의 외주면에 더욱 밀착되도록 하여 밀봉성을 높이는 역할을 한다.

이러한 밀봉성을 극대화하기 위한 고무링(20)의 재질로는, EPDM, 열경화성 엘라스토머와 열가소성엘라스토머(TPE)가 권장된다.

또한, 고무링본체(21)의 하부측에는 삽입부(3)의 외주면과 밀착성을 높이기 위해 복수의 요철(211)이 형성된다.

한편, 고무링본체(21)의 후면에는 후술할 합성수지링(30)의 전방돌기(32)가 삽입되는 후방홈부(25)가 형성된다.

합성수지링(30)은 금속링(40)과 함께 고수압에 의한 고무링(20) 이탈을 방지하는 구성으로서, 변성 폴리프로필렌 복합체 소재의 합성수지로 제작되며, 환형의 수지링본체(31)로 이루어진다.

또한, 상기 수지링본체(31)의 전면에는 상기 후방홈부(25)에 삽입되는 전방돌기(32)가 형성되고, 후면에는 후술할 금속링본체(41)의 전방홈부(411)에 삽입되는 후방돌기(33)가 형성된다.

상기 고무링(20)은 재질 특성으로 인해 정상적인 환형폼을 유지하며 수용공간(6)에 안착시키기 곤란한데, 상기 전방돌기(32)가 후방홈부(25)에 삽입 고정됨으로써 합성수지링(30)이 고무링(20)의 환형폼을 잡아주게 된다.

그리고, 금속링(40)도 후방돌기(33)를 매개로 합성수지링(30)에 고정되는 바, 세 부재(20, 30, 40)는 모두 일체화된 상태로 수용공간(6)에 진입되므로 진입 작업의 편의성이 향상된다.

한편, 합성수지링(30)이 금속링(40)을 배제하고 단독으로 고무링(20)을 지지하기 위해서는 그 표면이 외측경사면(113)과 삽입부(3) 외주면에 동시에 밀착된 상태에서 지지 기능을 수행하여야 하므로, 소정의 굵기를 가져야 한다.

다만, 합성수지링(30)의 단면적이 굵어질수록 종래기술의 보강링(100) 경우과 같이 수용공간(6) 진입 과정에서 불측의 파손이 발생할 수 있다.

이에 본 발명에서는, 수지링본체(31)가 외측경사면(113)에 밀착되고 후방돌기(33)를 매개로 금속링(40)에 밀착되도록 구성하여, 합성수지링(30)이 삽입부(3)에 밀착되지 않은 상태에서도 고무링(20)을 지지할 수 있게 하였다.

따라서, 굵기가 가는 합성수지링(30)을 사용할 수 있고, 가는 링은 굵은 링에 비해 가요성이 크므로 파손없이 수용공간(6)에 진입할 수 있다.

또한, 금속링본체(41)의 하부측에는 삽입부(3)와의 밀착력을 높이기 위해 단면상 톱니 형상의 톱니날(42)이 형성되는데, 도 5에 도시된 바와 같이 고수압 발생시 고무링(20)과 합성수지링(30)을 거쳐 금속링본체(41)에 전달되는 하중의 수직분력(Fy)이 톱니날(42)의 삽입부(3) 물림을 심화시켜, 관과 고무링(20)의 이탈 방지기능이 강화된다.

한편, 수지링본체(31)는 삽입부(3)와 비접촉 상태로 고무링(20)을 지지함으로써, 수지링본체(31)의 하부측과 삽입부(3) 사이에는 완충공간(34)이 형성되는데, 완충공간(34)의 기능은 금속링(40) 설명에서 함께 기술한다.

금속링(40)은 환형의 금속링본체(41)로 이루어지며, 상기 금속링본체(41)는 원형단면을 갖되 전면에는 앞서 설명한 전방홈부(411)가 형성되고 하부에는 단면상 톱니 형상의 톱니날(42)이 형성된다.

그리고, 상기 금속링본체(41)의 외주면이 외측경사면(113)에 밀착되고 톱니날(42)이 삽입부(3)의 외주면에 박힌 상태에서 합성수지링(30)을 매개로 관과 고무링(20)을 지지하게 된다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이 톱니날(42) 중 외측날(421)을 내측날(422) 대비 0.2 ~ 0.3㎜ 돌출(h)되는 구조로 개시하면, 고수압에 의한 외력 작용시 외측날(421)에 응력집중이 발생하게 되고, 이로 인해 외측날(421)이 삽입부(3)의 외주면에 깊게 박혀져 삽입부(3)가 빠지는 것을 방지한다.

다만, 앞서 언급한 바와 같이 삽입부(3)의 확관부(1) 진입 과정에서 톱니날(42)이 삽입부(3) 외주면에 스크래치를 낼 수 있는데, 본 발명에서는 도 4에 도시된 바와 같이 금속링본체(41)의 원주방향 일부 구간에 절개부(43)를 형성하여 스크래치 발생을 방지한다.

구체적으로, 도 6과 도 7에 도시된 바와 같이 상기 절개부(43)를 쐐기형상(431)으로 제작하고, 상기 쐐기형상(431)과 대응되는 단부를 갖는 보조치구(7)를 준비하여, 삽입부(3)의 말단이 수용공간(6)을 통과하기 직전에 상기 보조치구(7)의 단부를 유격(5)을 통해 절개부(43)에 삽입 압박하면, 금속링본체(41)의 내경이 확대되고, 이로 인해 톱니날(42)과 삽입부(3)가 비접촉 상태가 되어, 삽입부(3)가 스크래치없이 수용공간(6)을 통과할 수 있게 된다.

또한, 내경확대 과정에서 금속링(40)은 전방으로 미소 이동(ΔX)을 하게 되는데, 이로 인해 고무링(20)이 탄성변형되나 삽입부(3) 진입 완료 후 보조치구(7)를 제거하면, 고무링(20)의 탄성복원시 금속링(40)도 원위치로 복귀하게 되어 톱니날(42)의 삽입부(3) 박힘이 개시되게 된다.

한편, 수압의 편차가 크고 고수압이 반복적으로 가해지는 관로에서는 고무링(20)에 충격력이 가해지고 이러한 충격력이 반복될 경우 고무링(20)의 열화가 빠르게 진행되어 종국에는 누수가 발생할 수 있다.

본 발명에서는 금속링(40)이 합성수지링(30)을 매개로 고무링(20)을 간접적으로 지지하는 구성과, 고무링(20)의 후방에 완충공간(34)이 형성되는 구성을 통해 이러한 열화를 억제할 수 있다.

즉, 충격이론에 의하면 충격량이 같더라도 충돌시간이 짧을수록 최대 충격력이 커져 물리적인 손상을 야기시키는데, 고무링(20)을 지지하는 실링부재의 물성이 경질일수록 충돌시간이 짧아지고 이와 비례하여 최대 충격력이 증가하게 된다.

즉, 금속링(40)이 고무링(20)을 직접 지지할 경우, 동일 고수압에 대해 최대 충격력이 상승하여 열화가 촉진되는데, 본 발명에서는 금속링(40)에 비해 상대적으로 연질인 합성수지링(30)이 충돌시간을 늘리고, 함께 완충공간(34)에 위치한 고무링(20) 일부 부위가 탄성변형되는 과정을 통해, 최대 충격력이 작아지게 됨으로써 열화가 억제되게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.

1: 확관부 2: 직관부
3: 삽입부 4: 경계면
5: 유격 6: 수용공간
7: 보조치구
10: 둔덕부
11: 둔덕본체 112: 내측경사면
113: 외측경사면
20: 고무링
21: 고무링본체 22: 상측날
23: 하측날 24: 절개공간
25: 후방홈부
30: 합성수지링
31: 수지링본체 32: 전방돌기
33: 후방돌기 34: 완충공간
40: 금속링
41: 금속링본체 411: 전방홈부
42: 톱니날 43: 절개부

Claims (4)

1. 일측 상하수도관의 확관부(1)에 타측 상하수도관의 삽입부(3)를 끼우는 관이음에 있어서,
   상기 확관부(1)에 형성되는 둔덕본체(11)로 이루어지며, 상기 둔덕본체(11)는 삽입부(3)와 함께 수용공간(6)을 형성하고, 상기 둔덕본체(11)측 수용공간(6)에는 내측경사면(112)과 외측경사면(113)이 구비되는 둔덕부(10);
   환형의 고무링본체(21)로 이루어지며, 상기 고무링본체(21)에는 상측날(22)과 하측날(23)이 형성되는 고무링(20);
   환형의 수지링본체(31)로 이루어지며, 상기 수지링본체(31)에는 전방돌기(32)와 후방돌기(33)가 형성되는 합성수지링(30); 및
   환형의 금속링본체(41)로 이루어지며, 상기 금속링본체(41)는 원형단면을 갖되 하부에는 톱니날(42)이 형성되는 금속링(40);
   으로 이루어지며,
   상기 고무링(20), 합성수지링(30), 금속링(40)은 상기 전방돌기(32)와 후방돌기(33)를 매개로 상호 결합하여 수용공간(6)에 배치된 상태에서 상기 합성수지링(30)과 금속링(40)이 관과 고무링(20)을 지지하고,
   상기 수지링본체(31)는 삽입부(3)와 비접촉 상태로 고무링(20)을 지지하여 수지링본체(31)의 하부측과 삽입부(3) 사이에 완충공간(34)이 형성되며,
   상기 금속링본체(41)는 원주방향 일부구간에 절개부(43)가 형성되고,
   상기 톱니날(42) 중 외측날(421)은 내측날(422) 대비 돌출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 상하수도관의 이탈방지구조.
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