KR20230113228A - 배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트 - Google Patents

Abstract

배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트가 개시된다. 본 발명에 따른 배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트는 상단부와 하단부에 일정 길이의 주름없는 원통형 파이프인 제1 직경의 삽입관부들이 구비되고 상기 삽입관부들 사이에는 제1 직경보다 크게 바깥으로 복수 개의 주름이 형성된 원통형 주름관으로 이루어진 벨로즈와, 상기 벨로즈의 상단과 하단이 그 내부에 끼워지도록 그 직경이 벨로즈의 직경보다 큰 제2 직경의 관통홀이 형성되어 있는 상부 플랜지와 하부 플랜지와, 상기 상부 플랜지와 하부 플랜지를 연결하고 상기 관통홀에 대하여 서로 대향하게 위치되는 한 쌍의 타이 로드, 및 상기 상부 플랜지의 상면과 상기 하부 플랜지의 저면에 배치되고 띠 형태의 오목한 그루브가 형성되며 상기 관통홀과 일치하도록 용접되는 한 쌍의 그루브식 조인트 파이프로 이루어지고, 상기 삽입관의 외주면은 필요에 따라 확관할 수 있도록 상기 그루브식 조인트 파이프의 내주면과 일정 거리만큼 이격된 것을 특징으로 한다.

Description

배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트{Grooved flexible joint for pipe connection}

본 발명은 배관이음용 조인트에 관한 것으로 특히 그루브식 커플러를 사용하여 두 개의 배관 사이를 용이하게 이음할 수 있으면서도 지진등에 의한 진동을 견딜 수 있고 체결 작업이 용이한 배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트에 관한 것이다.

배관과 배관 사이를 연결하여 유체의 흐름을 원활하게 안내하는 것으로 동력설비의 운전시 발생되는 진동 및 이상압력에 대응할 수 있는 유연성, 신축성 및 강도를 구유한 타이로드(Tie rod) 신축관이 사용되고 있다.

일반적인 타이로드 신축관은 주름관과, 이를 보호하기 위한 슬리브 및 배관 사이를 연결하기 위한 플랜지, 및 상기 플랜지의 외측에 강성을 갖고 고정되어 추력으로부터 신축관을 보호하기 위한 타이 로드(tie rod)를 구비하여 이루어진다.

하지만, 일반적으로 이음관인 신축관은 축 방향의 힘, 즉 2차원의 힘만을 받는 것이 아니라 유체의 흐름에 의해 발생되는 축직각방향의 힘 및 유체의 맥동에 의한 진동 등 3차원적인 힘을 받게 된다. 즉, 신축관의 타이로드는 추력으로부터 주름관의 손상 및 파손을 방지하기 위해 설치되어 있으나 동력설비의 운전, 정지시 발생하는 수격 현상이나 배관상에서 발생하는 이상압력에 의한 반복하중이 상기 타이로드에 누적되어 피로로 작용하게 되므로 초기에 발생하는 진동 및 이상압력에는 대응할 수 있으나 계속되는 피로하중에 의해 쉽게 파손되게 되며, 이로 인해 주름관의 형상변화와 신축관에서의 충격을 흡수할 수 없게 되어 신축관의 기능 상실, 설비의 가동중단, 주변설비의 연쇄파손 등을 초래하게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위한 종래의 타이로드 신축관이 2000년09월15일자로 공고된 대한민국 등록실용신안 20-0197257호에는 개시되어 있다. 하지만 상기 등록 실용신안에 개시된 종래의 타이로드 신축관은 1차측 펌프에서 발생하는 진동이 2차측으로 전달되어 민원의 소지가 발생될 수 있고 2차측의 손상 발생 가능성이 여전히 존재하여 내구성이 떨어진다는 문제점이 있다.

한편, 그루드식 커플러(grooved coupler)는 서로 이음하고자 하는 두 배관 사이에 다양한 형태를 가지는 고무 재질의 링이 삽입되어 일정한 유격을 부여하기 때문에 체결 작업이 용이할 뿐만 아니라 진동 및 지진등에 견딜 수 있는 허용 유격을 가지고 있다.

하지만, 언제라도 보다 큰 강도의 지진이 발생할 수 있기 때문에 그루드식 커플러를 사용하면서도 보다 큰 유격을 허용할 수 있는 배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트에 대한 요구가 여전히 존재한다.

또한, 벨로즈 재질을 스테인리스로 하는 경우에는 녹 발생이 적어 사용 년수는 길지만 -20℃ 미만의 혹한 환경에서 강한 진동이 발생되면 벨로즈 부분에 뒤틀림이나 크랙이 발생된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 그루브식 커플러를 사용하여 두 개의 배관 사이를 용이하게 이음할 수 있으면서도 지진등에 의한 진동을 견딜 수 있고 체결 작업이 용이한 배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 비교적 강한 지진이 발생하는 경우에도 배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트를 구성하는 벨로즈를 내구성이 양호한 스테인리스를 사용하는 경우에도 그 벨로즈에 뒤틀림이나 크랙이 발생되지 않도록 개선한 배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트를 제공하는 것이다.

상기 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트는,

상단부와 하단부에 일정 길이의 주름없는 원통형 파이프인 제1 직경의 삽입관부들이 구비되고 상기 삽입관부들 사이에는 제1 직경보다 크게 바깥으로 복수 개의 주름이 형성된 원통형 주름관으로 이루어진 벨로즈와;

상기 벨로즈의 상단과 하단이 그 내부에 끼워지도록 그 직경이 벨로즈의 직경보다 큰 제2 직경의 관통홀이 형성되어 있는 상부 플랜지와 하부 플랜지와;

상기 상부 플랜지와 하부 플랜지를 연결하고 상기 관통홀에 대하여 서로 대향하게 위치되는 한 쌍의 타이 로드; 및

상기 상부 플랜지의 상면과 상기 하부 플랜지의 저면에 배치되고 띠 형태의 오목한 그루브가 형성되며 상기 관통홀과 일치하도록 용접되는 한 쌍의 그루브식 조인트 파이프;로 이루어지고,

상기 삽입관부의 외주면은 필요에 따라 확관할 수 있도록 상기 그루브식 조인트 파이프의 내주면과 일정 거리만큼 이격된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 벨로즈는 철 또는 스테인리스 100 중량부에 대하여 인듐 2 내지 7 중량부를 혼합하여 형성된 합금 재질로 이루어진 것이 바람직하다.

또한, 상기 벨로즈는 철 또는 스테인리스 100 중량부에 대하여 인듐 2 내지 7 중량부 및 비스무스 0.5 내지 1.5 중량부를 혼합하여 형성된 합금 재질로 이루어진 것이 보다 바람직하다.

본 발명에 따른 배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트는 그루브식 커플러를 사용하여 편리하게 두 개의 배관을 이음 작업할 수 있으면서도 타이로드에 의한 작업 공간의 방해가 적고 다양한 유량 조건에 맞추어 벨로즈의 단부를 확관하여 적용할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트를 구성하는 벨로즈의 재질을 스테인리스 100 중량부에 대하여 인듐 2 내지 7 중량부를 혼합한 합금 재질을 사용하면 비교적 강한 지진이 발생하는 경우에도 벨로즈의 주름관 형태만으로는 벨로즈 뒤틀림이나 벨로즈 크랙이 발생되지 않고 벨로즈 주름 간격의 벌어짐도 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트의 구조를 도시한 분해 사시도,
도 2는 도 1에 도시한 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트의 구조를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트의 구조를 도시한 분해 사시도, 및
도 4는 도 3에 도시한 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트의 구조를 도시한 사시도.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트의 구조를 분해 사시도로써 나타내었으며, 도 2에는 도 1에 도시한 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트의 구조를 사시도로써 나타내었다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트는,

상단부와 하단부에 일정 길이의 주름없는 원통형 파이프인 제1 직경의 삽입관부들(102, 104)이 구비되고 상기 삽입관부들(102, 104) 사이에는 제1 직경보다 크게 바깥으로 주름(100)이 형성된 원통형 주름관으로 이루어진 벨로즈(10)와;

상기 벨로즈(10)의 상단과 하단이 그 내부에 끼워지도록 그 직경이 벨로즈(10)의 직경보다 큰 제2 직경의 관통홀(120a, 120b)이 형성되어 있는 상부 플랜지(12a)와 하부 플랜지(12b)와;

상기 상부 플랜지(12a)와 하부 플랜지(12b)를 연결하고 상기 관통홀(120a, 120b)에 대하여 서로 대향하게 위치되는 한 쌍의 타이 로드(14a, 14b); 및

상기 상부 플랜지(12a)의 상면과 상기 하부 플랜지(12b)의 저면에 배치되고 띠 형태의 오목한 그루브(160a, 160b)가 형성되며 상기 관통홀(120a, 120b)과 일치하도록 용접되는 한 쌍의 그루브식 조인트 파이프(16a, 16b);로 이루어지고,

상기 삽입관부(102, 104)의 외주면은 필요에 따라 확관할 수 있도록 상기 그루브식 조인트 파이프(16a, 16b)의 내주면과 일정 거리만큼 이격되어 형성된다.

상기와 같은 본 발명에 따른 배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트는 그루브식 커플러를 사용하여 편리하게 두 개의 배관을 이음 작업할 수 있으면서도 타이로드에 의한 작업 공간의 방해가 적고 다양한 유량 조건에 맞추어 벨로즈의 단부를 확관하여 적용할 수 있다는 장점이 있다. 물론 필요에 따라 벨로즈의 삽입관부를 확관하지 않고도 삽입관과 그루브식 조인트 파이프를 직접 용접할 수 있도록 이격 거리를 최대한 짧게 구성하는 것도 가능하다.

도 3에는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트의 구조를 분해 사시도로써 나타내었으며, 도 4에는 도 3에 도시한 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트의 구조를 사시도로써 나타내었다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트는,

상단부와 하단부에 일정 길이의 주름없는 원통형 파이프인 제1 직경의 삽입관부들(302, 304)이 구비되고 상기 삽입관부들(302, 304) 사이에는 제1 직경보다 크게 바깥으로 주름(300)이 형성된 원통형 주름관으로 이루어진 벨로즈(30)와;

상기 벨로즈(30)의 상단과 하단이 그 내부에 끼워지도록 그 직경이 벨로즈(30)의 직경보다 큰 제2 직경의 관통홀(320a, 320b)이 형성되어 있는 상부 플랜지(32a)와 하부 플랜지(32b)와;

상기 상부 플랜지(32a)와 하부 플랜지(32b)를 연결하고 상기 관통홀(320a, 320b)에 대하여 서로 대향하게 위치되는 한 쌍의 타이 로드(34a, 34b); 및

상기 상부 플랜지(32a)의 상면과 상기 하부 플랜지(32b)의 저면에 배치되고 띠 형태의 오목한 그루브(360a, 360b)가 형성되며 상기 관통홀(320a, 320b)과 일치하도록 용접되는 한 쌍의 그루브식 조인트 파이프(36);로 이루어지고,

상기 삽입관부(302, 304)의 외주면은 필요에 따라 확관할 수 있도록 상기 그루브식 조인트 파이프(36)의 내주면과 일정 거리만큼 이격되어 형성된다.

상기와 같은 본 발명에 따른 배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트는 그루브식 커플러를 사용하여 편리하게 두 개의 배관을 이음 작업할 수 있으면서도 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 일실시예보다 타이로드에 의한 작업 공간의 방해가 적고 다양한 유량 조건에 맞추어 벨로즈의 단부를 확관하여 적용할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명에 따른 배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트가 구비하고 있는 벨로즈에는 복수 개의 주름이 형성되어 있어 어느 정도의 허용 유격을 제공하지만 뒤틀림이 발생되는 경우에는 찢어지거나 터지는 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 벨로즈를 제작할 때, 철 또는 스테인리스 100 중량부에 대하여 인듐 2 내지 7 중량부를 혼합하여 형성된 합금 재질로 이루어지도록 한다. 인듐(Indium)은 융점이 낮고 소프트하며 철재 또는 스테인리스와 쉽게 합금을 형성할 수 있고 적정한 비율로 혼합하여 합금화하여 제조된 벨로즈는 뒤틀림 또는 터짐이 현저히 줄어든다.

[제1 실시예]

스테인리스 100 중량부, 인듐 2 중량부

[제2 실시예]

스테인리스 100 중량부, 인듐 3 중량부

[제3 실시예]

스테인리스 100 중량부, 인듐 6 중량부

[제4 실시예]

스테인리스 100 중량부, 인듐 7 중량부

[제1 비교예]

스테인리스 100 중량부, 인듐 미투입

[제2 비교예]

스테인리스 100 중량부, 인듐 1 중량부

[제3 비교예]

스테인리스 100 중량부, 인듐 10 중량부

상기와 같은 조건으로 제조된 벨로즈를 적용한 배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트를 사용하여 두 개의 배관이음을 설치한 상태에서 -20℃, Nahanni 지진파를 사용하여 최대가속도 0.3g 조건으로 진동을 인가한 내진 실험을 실시하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

구분	벨로즈 뒤틀림	벨로즈 크랙	벨로즈 벌어짐	비고
제1 실시예	◎	◎	◎	스테인리스 100 중량부, 인듐 2 중량부
제2 실시예	◎	◎	◎	스테인리스 100 중량부, 인듐 3 중량부
제3 실시예	◎	◎	◎	스테인리스 100 중량부, 인듐 6 중량부
제4 실시예	◎	◎	○	스테인리스 100 중량부, 인듐 7 중량부
제1 비교예	○	○	◎	스테인리스 100 중량부, 인듐 미투입
제2 비교예	○	○	◎	스테인리스 100 중량부, 인듐 1 중량부
제3 비교예	◎	◎	△	스테인리스 100 중량부, 인듐 10 중량부

표 1을 참조하면, 벨로즈 뒤틀림은 육안으로, 벨로즈 크랙을 현미경으로 관찰하였다. 또한, 벨로즈 주름들 사이 간격이 벌어짐을 버어니어캘리퍼스를 측정 관찰하였다. 미세한 벨로즈 뒤틀림이 발생한 경우를 ○, 전혀 벨로즈 뒤틀림이 발견되지 않은 경우를 ◎로 나타내었으며, 미세한 벨로즈 크랙이 발생한 경우를 ○, 전혀 벨로즈 크랙이 발견되지 않은 경우를 ◎로 나타내었다. 또한, 1% 미만의 벨로즈 주름 간격 벌어짐 또는 전혀 벨로즈 주름 간격 벌어짐이 발견되지 않은 경우를 ◎, 1% 초과 5% 미만의 벨로즈 주름 간격 벌어짐이 발생한 경우를 ○, 5%를 초과하는 벨로즈 주름 간격벌어짐이 발생한 경우를 △로 나타내었다.

제1 실시예 내지 제3 실시예에서와 같이 스테인리스 100 중량부에 대하여 인듐이 각각 2 중량부, 3 중량부, 및 6 중량부로 혼합하여 제조된 합금의 경우에는 벨로즈 뒤틀림 및 크랙이 전혀 발견되지 않았으며, 벨로즈 주름 간격의 벌어짐도 발견되지 않았다. 다만, 스테인리스 100 중량부에 대하여 인듐이 7 중량부로 혼합하여 제조된 제4 실시예의 합금의 경우에는 벨로즈 주름 간격의 미소한 벌어짐이 발견되었다.

반면에, 인듐이 미투입되거나 스테인리스 100 중량부에 대하여 인듐이 1 중량부로 혼합하여 제조된 제1 비교예 및 제2 비교예의 합금의 경우에는 벨로즈 뒤틀림 및 크랙이 발견되었으며, 스테인리스 100 중량부에 대하여 인듐이 10 중량부로 과다 투입하여 제조된 제3 비교예의 합금의 경우에는 벨로즈 뒤틀림이나 크랙은 발견되지 않으나 벨로즈 주름 간격의 벌어짐이 일부 관찰되었다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트는 그루브식 커플러를 사용하여 편리하게 두 개의 배관을 이음 작업할 수 있으면서도 타이로드에 의한 작업 공간의 방해가 적고 다양한 유량 조건에 맞추어 벨로즈의 단부를 확관하여 적용할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트를 구성하는 벨로즈의 재질을 스테인리스 100 중량부에 대하여 인듐 2 내지 7 중량부를 혼합한 합금 재질을 사용하면 비교적 강한 지진이 발생하는 경우에도 벨로즈의 주름관 형태만으로는 벨로즈 뒤틀림이나 벨로즈 크랙이 발생되지 않고 벨로즈 주름 간격의 벌어짐도 개선할 수 있다.

10 : 벨로즈
100 : 주름 102, 104 : 삽입관부
12a : 상부 플랜지
120a : 관통홀
12b : 하부 플랜지
120b : 관통홀
14a, 14b : 한 쌍의 타이 로드
16 : 그루브식 조인트 파이프
160a, 160b : 그루브
30 : 벨로즈
300 : 주름 302, 304 : 삽입관부
32a : 상부 플랜지
320a : 관통홀
32b : 하부 플랜지
320b : 관통홀
34a, 34b : 한 쌍의 타이 로드
36 : 그루브식 조인트 파이프
360a, 360b : 그루브

Claims (2)

1. 상단부와 하단부에 일정 길이의 주름없는 원통형 파이프인 제1 직경의 삽입관부들이 구비되고 상기 삽입관부들 사이에는 제1 직경보다 크게 바깥으로 복수 개의 주름이 형성된 원통형 주름관으로 이루어진 벨로즈;
   상기 벨로즈의 상단과 하단이 그 내부에 끼워지도록 그 직경이 벨로즈의 직경보다 큰 제2 직경의 관통홀이 형성되어 있는 상부 플랜지와 하부 플랜지;
   상기 상부 플랜지와 하부 플랜지를 연결하고 상기 관통홀에 대하여 서로 대향하게 위치되는 한 쌍의 타이 로드; 및
   상기 상부 플랜지의 상면과 상기 하부 플랜지의 저면에 배치되고 띠 형태의 오목한 그루브가 형성되며 상기 관통홀과 일치하도록 용접되는 한 쌍의 그루브식 조인트 파이프;로 이루어지고,
   상기 삽입관의 외주면은 필요에 따라 확관할 수 있도록 상기 그루브식 조인트 파이프의 내주면과 일정 거리만큼 이격된 것을 특징으로 하는 배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트.
2. 제1항에 있어서,
   상기 벨로즈는 철 또는 스테인리스 100 중량부에 대하여 인듐 2 내지 7 중량부를 혼합하여 형성된 합금 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 배관이음용 그루브식 플렉시블 조인트.
   
   

Images