KR102047934B1 - 배관 연결구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 삽입식 관이음에 사용되는 요철 구조체가 확관부 입구측에 구비되어 확관부 제작과 관이음 작업의 편의성이 증대되고 과압입이나 관이탈이 방지되는 배관 연결구조에 관한 것으로서, 배관 본체인 직관부; 상기 직관부의 관분리방향 단부에 형성되고 직관부의 외경과 대응되는 내경을 갖는 확관본체, 상기 확관본체의 관분리방향 단부에 형성되고 확관본체 보다 큰 내경을 갖는 경사단부, 상기 확관본체에 형성되는 비드를 포함하는 확관부; 외주면에 외측경사면과 내측경사면이 형성되고 일 지점에 절개부가 형성되며 상기 내측경사면이 경사단부의 내주면에 밀착되는 환형의 링본체, 상기 링본체의 내주면에 형성되는 외측요철과 내측요철을 포함하는 고정링; 및 한 쌍이 결합되어 상기 고정링의 외측경사면과 상기 경사단부를 감싸는 클램프본체와, 각 클램프본체의 양단에 형성되며 볼트 체결공을 갖는 플랜지를 포함하는 클램프;를 포함하고, 상기 클램프본체에는 그 내주면에 상기 외측경사면과 대응되는 경사면을 갖는 외측내주면 및 상기 경사단부와 대응되는 경사면을 갖는 내측내주면이 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

배관 연결구조{Pipe connecting structure}

본 발명은 배관 연결구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 삽입식 관이음에 사용되는 요철 구조체가 확관부 입구측에 구비되어 확관부 제작과 관이음 작업의 편의성이 증대되고 과압입이나 관이탈이 방지되는 배관 연결구조에 관한 것이다.

현재, 하수나 우수 처리용 배관으로는 주로 콘크리트관이 사용되고 있으며, 상수나 기타 기밀(氣密)이 요구되는 유체 수송에는 누출 방지가 용이한 합성수지제 배관이나 금속제 배관이 사용되고 있다.

이러한 배관의 이음 방식은 맞대기식 이음과 삽입식 이음으로 대별될 수 있는데, 맞대기식 이음은 도 1에 도시된 바와 같이 배관과 배관의 맞댄 부위를 소켓(A)이나 압륜 등으로 고정하며, 통상 소켓(A) 내부에는 누수방지용 패킹링(B)과 이탈방지용 요철(C)이 구비된다.

다만, 부등침하나 지진 또는 불특정한 외력으로 인해 지반이 변형되는 경우(이하 ‘지반 변형’이라 한다) 관이음에 굽힘하중이 작용하여 이음부위가 쉽게 변형되어 누출사고가 발생할 수 있다.

이에 반해, 삽입식 이음은 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 배관 본체인 직관부(E) 일단에 확관부(F)를 형성, 여기에 연결하고자 하는 이웃 배관의 직관부(E) 말단 부위를 삽입한 상태에서 패킹링(B')과 이탈방지용 요철(C')이 구비된 압륜(A') 등으로 삽입 부위를 고정 처리한다.

따라서, 굽힘하중이 작용할 경우 확관부(F)와 직관부(E)가 이중으로 굽힘 변형을 억제하므로 맞대기식 이음에 비해 안정적으로 관이음을 유지할 수 있다.

다만, 요철(C')의 경우 고정에 필요한 소정의 강도가 요구되는 특성상 수지재나 금속제로 제작하는데, 기존에는 요철(C')을 확관부(F)의 내주면에 배치해야 함으로써 그 제작이 번거롭다.

또한, 관이음 과정에서 직관부(E)와 요철(C')의 상호 간섭으로 삽입 작업이 어렵고, 특히 후속 관이음의 직관부 삽입시 발생하는 배관 길이방향 외력에 의해 직관부(E) 단부가 더 안쪽으로 삽입(이하 ‘과압입’이라 한다)되고 함께 패킹링(B')이 적정 위치에서 이탈되거나 요철(C')이 손상되어 이후, 작은 지반 변형이나 관 내부 압력의 상승에도 관이탈 사고가 발생하는 문제가 있다.

KR 10-0871105 B1 2008.11.24. KR 10-0374109 B1 2003.02.17.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 확관부 제작과 관이음 작업의 편의성이 증대되고 관이탈이나 과압입이 방지되는 배관 연결구조를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 배관 연결구조는, 배관 본체인 직관부; 상기 직관부의 관분리방향 단부에 형성되고 직관부의 외경과 대응되는 내경을 갖는 확관본체, 상기 확관본체의 관분리방향 단부에 형성되고 확관본체 보다 큰 내경을 갖는 경사단부, 상기 확관본체에 형성되는 비드를 포함하는 확관부; 외주면에 외측경사면과 내측경사면이 형성되고 일 지점에 절개부가 형성되며 상기 내측경사면이 경사단부의 내주면에 밀착되는 환형의 링본체, 상기 링본체의 내주면에 형성되는 외측요철과 내측요철을 포함하는 고정링; 및 한 쌍이 결합되어 상기 고정링의 외측경사면과 상기 경사단부를 감싸는 클램프본체와, 각 클램프본체의 양단에 형성되며 볼트 체결공을 갖는 플랜지를 포함하는 클램프;를 포함하고, 상기 클램프본체에는 그 내주면에 상기 외측경사면과 대응되는 경사면을 갖는 외측내주면 및 상기 경사단부와 대응되는 경사면을 갖는 내측내주면이 형성된다.

또한, 상기 고정링은 상기 외측요철과 내측요철의 경계 부위를 기준으로 분할되어 외측고정링과 내측고정링으로 이루어진다.

또한, 상기 외측요철과 내측요철은 수직날과 경사날을 갖는 톱니 구조로 이루어지되, 외측요철은 경사날이 관분리방향으로 배치되고 내측요철은 경사날이 관삽입방향으로 배치되는 대칭 구조로 형성되며, 치열이 직선 구조로 배치되거나 또는 쐐기 구조로 배치된다.

또한, 상기 고정링과 클램프 사이에 완충링이 더 구비된다.

또한, 상기 외측경사면의 표면에는 제1돌기가 형성되고 상기 내측경사면의 표면에는 제3돌기가 형성되며, 상기 외측내주면의 표면에는 제2돌기가 형성되고 상기 내측내주면의 표면에는 제4돌기가 형성된다.

본 발명의 배관 연결구조에 의하면, 경사단부를 갖는 확관부, 외주면에는 경사면이 형성되고 내주면에는 요철이 형성되는 고정링 및 고정링의 외주면과 대응되는 내주면을 갖는 클램프를 통해, 확관부 제작과 관이음 작업의 편의성이 증대되고 과압입이나 관이탈이 방지되므로, 시공비용이 절감되고 관리효율이 향상되게 된다.

도 1은 맞대기식 관이음을 예시한 단면도이다.
도 2는 삽입식 관이음을 예시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 배관 연결구조를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 배관 연결구조의 관이음을 예시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 고정링과 클램프를 확대 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명에서 고정링이 분리형으로 개시되는 경우 관이음을 예시한 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 고정링의 다양한 실시예를 도시한 고정링 단면도이다.
도 8은 본 발명에서 고정링이 일체형으로 개시된 상태에서 완충링이 구비되는 경우 관이음 부위의 단면도이다.
도 9는 본 발명에서 고정링이 분리형으로 개시된 상태에서 완충링이 구비되는 경우 관이음 부위의 단면도이다.

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

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명은 배관 본체인 직관부(10), 직관부(10)의 관분리방향(x) 일단에 형성되는 확관부(20), 연결직관부(10')와 확관부(20) 삽입 입구에 구비되는 환형의 고정링(30)과 클램프(40)로 이루어진다.

여기서, 연결직관부(10')는 연결하고자 하는 이웃 배관측 직관부를 지칭한다.

각 구성 요소들을 중심으로 본 발명의 구체적인 내용을 설명하면, 먼저 확관부(20)는 연결직관부(10')가 삽입되는 구성으로서, 직관부(10)와 일체로 제작되되 직관부(10) 외경과 대응되는 내경을 갖는 확관본체(21), 상기 확관본체(21)의 관분리방향(x) 일단에 형성되고 확관본체(21)보다 큰 내경을 갖는 경사단부(23), 상기 경사단부(23)에 인접한 확관본체(21) 부위에 형성되는 비드(25)를 포함하여 이루어진다.

상기 비드(25)는 연결직관부(10')와 확관부(20)의 삽입 부위 틈으로 유체가 누출되는 것을 방지하는 구성으로서, 확관본체(21)의 내경보다 큰 내경을 갖도록 제작되고 여기에 패킹링(26)이 배치된 상태에서 관이음이 실시된다.

한편, 기밀 향상을 위해 직관부(10)와 확관부(20)의 경계 부위 내부(27)에도 보강링이 추가적으로 구비될 수 있다.

고정링(30)은 통상 금속 또는 비금속제로 제작되며 경사단부(23)의 제약과 클램프(40)의 압박에 의해 연결직관부(10')의 삽입 부위를 요철로 결속하는 구성으로서, 외주면에 외측경사면(31a)과 내측경사면(31b)이 형성되는 환형의 링본체(31), 상기 링본체(31)의 내주면에 형성되는 외측요철(33)과 내측요철(35)을 포함하여 이루어진다.

상기 링본체(31)는 일 지점에 절개부(31c)가 형성되는데, 클램프(40)의 볼트 체결에 의해 링본체(31)가 압박되면 상기 절개부(31c)의 갭이 좁혀지면서 외측요철(33)과 내측요철(35)이 연결직관부(10')의 외주면에 결속된다.

상기 외측요철(33)과 내측요철(35)은 수직날과 경사날(v)을 갖는 톱니 구조로 이루어지되, 외측요철(33)은 경사날(v)이 관분리방향(x)으로 배치되고 내측요철(35)은 경사날(v)이 관삽입방향(x')으로 배치되는 대칭 구조로 형성되는데, 이를 통해 외측요철(33)은 연결직관부(10')의 관분리방향(x) 이탈을 방지하고 내측요철(35)은 과압입을 방지하는 역할을 하게 된다.

상기 고정링(30)은 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 일체형으로 개시될 수 있으나, 도 6에 도시된 바와 같이 외측요철(33)과 내측요철(35)의 경계 부위를 기준으로 분할된 외측고정링(30a)과 내측고정링(30b)으로 이루어지는 분리형으로 개시될 수도 있다.

이때, 상기 외측고정링(30a)은 연결직관부(10')의 관분리방향(x) 이탈을 방지하고, 내측고정링(30b)은 경사단부(23)가 눕지 않도록 하는 역할과 관이음 작업시 과압입을 방지함과 동시에 클램프(40) 결합 후 확관부(23)와 클램프(40)의 이동을 억제하는 역할을 한다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이 외측요철(33)과 내측요철(35)은 치열이 주로 직선 구조(i)로 개시되나, 보다 견고한 결속을 위해 양 요철(33, 35)이 경계 지점을 둔각(鈍角)(θ) 꼭지점으로 한 쐐기 구조(j)로 개시될 수도 있다.

클램프(40)는 통상 고정링(30)과 같은 금속 또는 비금속제로 제작되며, 링본체(31)의 외주면을 압박하여 양 요철(33, 35)이 연결직관부(10') 외주면에 결속되도록 하는 한편, 링본체(31)와 경사단부(23)가 걸림 고정되도록 하여 관이탈을 방지한다.

또한, 앞서 언급한 바와 같이 연결직관부(10')와 확관부(20)의 삽입식 이음에 의해 맞대기식 이음에 비해 굽힘 강도가 강화되는데, 본 발명에서는 확관부(20)의 입구측이 금속제의 클램프(40)에 의해 압박되므로 굽힘 강도가 더욱 강화된다.

클램프(40)의 세부 구성은 반원형의 띠 형태로 제작되며 한 쌍이 결합되어 고정링(30)과 경사단부(23)를 감싸는 클램프본체(41), 각 클램프본체(41)의 양단에 형성되며 볼트 체결공(43a)을 갖는 플랜지(43)를 포함하여 이루어진다.

상기 클램프본체(41)의 내주면에는 상기 외측경사면(31a)과 대응되는 경사면을 갖는 외측내주면(41a)과, 경사단부(23)와 대응되는 경사면을 갖는 내측내주면(41b)이 형성되며, 양 내주면(41a, 41b)에 의해 연결직관부(10')와 확관부(20)가 걸림 고정된다.

즉 관분리방향(x)이나 관삽입방향(x')으로 외력이 발생할 경우, 연결직관부(10')측은 양 요철(33, 35)에 의해 결속된 상태에서 링본체(31)가 외측내주면(41a)에 걸림 고정되고, 확관부(20)측은 경사단부(23)가 내측내주면(41b)에 걸림 고정됨으로써 이탈이 억제된다.

다만, 내측내주면(41b)과 내측경사면(31b) 사이에 경사단부(23)가 배치됨으로써, 플랜지(43)의 볼트 체결 과정에서 내측내주면(41b)이 직접 내측경사면(31b)을 압박하여 내측요철(35)이 연결직관부(10')에 결속되도록 할 수 없고 외측내주면(41a)이 외측경사면(31a)을 압박하는 과정을 통해 그 결속이 이루어지게 된다.

즉 외측내주면(41a) 측과 내측내주면(41b) 측의 두께 차이(t ＞ t')로 인하여 플랜지(43)의 볼트 체결 과정에서 먼저 외측내주면(41a)이 링본체(31)의 외측경사면(31a)을 압박하고, 이 과정에서 외측내주면(41a)과 일체로 되어 있는 내측경사면(31b)도 함께 클램프(40)에 의한 가압력을 받게 되어 내측요철(35)이 연결직관부(10')에 결속되는 것이다.

또한 고정링(30)을 외측고정링(30a)과 내측고정링(30b)의 분리형으로 구성하는 경우, 이탈 방지, 과압입 방지 및 관의 고정 기능을 향상시키기 위해 도 7의 (c) 와 (d)에 도시된 바와 같이 단턱(m)을 두거나 또는 외측경사면(31a)측 경사각(α)이 내측경사면(31b)측 경사각(α')보다 큰 각도를 갖는 구조로 제작하고, 그 형상에 대응되게 클램프본체(41)의 내주면을 구성할 수 있다.

한편, 외측경사면(31a)과 외측내주면(41a)에는 상호 밀착 강화를 위해 외측경사면(31a)의 표면에는 제1돌기(n1)가 형성되고, 외측내주면(41a)의 표면에는 제2돌기(n2)가 형성되며, 내측경사면(31b)의 표면에는 경사단부(23) 내주면과의 밀착 강화를 위해 제3돌기(n3)가 형성되고, 내측내주면(41b)의 표면에는 경사단부(23) 외주면과의 밀착 강화를 위해 환형의 제4돌기(n4)가 형성될 수 있다.

본 발명의 관이음 작업은 먼저 연결직관부(10')에 고정링(30)을 미리 끼운 상태에서 연결직관부(10')의 말단부를 확관본체(21)에 삽입한 후, 내측경사면(31b)이 경사단부(23) 내주면에 밀착되도록 링본체(31)를 이동시킨 다음, 외측경사면(31a)과 경사단부(23) 외곽을 클램프본체(41)로 감싼 상태에서 플랜지(43)에 볼트를 체결하는 과정으로 진행된다.

여기서, 일체형 고정링(30)의 경우 내측경사면(31b)이 경사단부(23) 내주면에 밀착되는 과정에서 양 요철(33, 35)이 연결직관부(10') 외주면에 결속이 이루어지고 플랜지(43)에 볼트를 체결하는 과정에서 추가적인 결속이 이루어지게 된다.

반면, 분리형 고정링(30)의 경우 외측요철(33)은 플랜지(43) 체결에 의해 연결직관부(10') 외주면에 결속이 이루어지고, 내측요철(35)은 경사단부(23) 측으로의 밀착에 의해 그 결속이 이루어진다.

한편, 본 발명은 지반 변형이 발생하더라도 관이음 부분의 미세 움직임을 허용함으로써 관이음 부분의 파손으로 인한 누출사고를 예방할 수 있다.

이를 위하여 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 고정링(30)의 외측경사면(31a)과 클램프(40)의 외측내주면(41a) 사이에 탄성체 재질 또는 수지 재질의 완충링(R)을 추가적으로 구비하고, 상기 완충링(R)은 절개부위가 없는 환형으로 개시되거나 분할된 환형 구조로 개시될 수 있으며, 단면 형상은 원형 또는 사각형 등 다양한 형태로 제작될 수 있다.

예를 들어 유체의 압력 상승이나 지반 변형이 발생하여 연결직관부(10')가 관분리방향(x)으로 이동하게 되면 링본체(31)나 외측고정링(30a)의 외측요철(33)와 내측요철(35)의 톱니 구조로 인해 링본체(31)나 외측고정링(30a)은 완충링(R)을 가압하면서 관분리방향(x)으로 이동할 수 있다.

본 발명은 이로부터 관이음 부분의 유격성을 확보할 수 있어 지반침하 또는 지진에 기인한 관이음 부분의 파손으로 인한 누출사고를 예방할 수 있게 되는 것이다.

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.

10: 직관부
20: 확관부
21: 확관본체 23: 경사단부
25: 비드 26: 패킹링
30: 고정링
31: 링본체 33: 외측요철
35: 내측요철
40: 클램프
41: 클램프본체 43: 플랜지

Claims (5)

1. 배관 본체인 직관부(10);
   상기 직관부(10)의 관분리방향(x) 단부에 형성되고 직관부(10)의 외경과 대응되는 내경을 갖는 확관본체(21), 상기 확관본체(21)의 관분리방향(x) 단부에 형성되고 확관본체(21) 보다 큰 내경을 갖는 경사단부(23), 상기 확관본체(21)에 형성되는 비드(25)를 포함하는 확관부(20);
   외주면에 외측경사면(31a)과 내측경사면(31b)이 형성되고 일 지점에 절개부(31c)가 형성되며 상기 내측경사면(31b)이 경사단부(23)의 내주면에 밀착되는 환형의 링본체(31), 상기 링본체(31)의 내주면에 형성되는 외측요철(33)과 내측요철(35)을 포함하는 고정링(30); 및
   한 쌍이 결합되어 상기 고정링(30)의 외측경사면(31a)과 상기 경사단부(23)를 감싸는 클램프본체(41)와, 각 클램프본체(41)의 양단에 형성되며 볼트 체결공(43a)을 갖는 플랜지(43)를 포함하는 클램프(40);
   를 포함하고,
   상기 클램프본체(41)에는 그 내주면에 상기 외측경사면(31a)과 대응되는 경사면을 갖는 외측내주면(41a) 및 상기 경사단부(23)와 대응되는 경사면을 갖는 내측내주면(41b)이 형성되며,
   상기 외측경사면(31a)의 표면에는 제1돌기(n1)가 형성되고 상기 내측경사면(31b)의 표면에는 제3돌기(n3)가 형성되며,
   상기 외측내주면(41a)의 표면에는 제2돌기(n2)가 형성되고 상기 내측내주면(41b)의 표면에는 제4돌기(n4)가 형성되는 것을 특징으로 하는 배관 연결구조.
2. 제1항에 있어서,
   상기 고정링(30)은 상기 외측요철(33)과 내측요철(35)의 경계 부위를 기준으로 분할되어 외측고정링(30a)과 내측고정링(30b)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배관 연결구조.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 외측요철(33)과 내측요철(35)은 수직날과 경사날(v)을 갖는 톱니 구조로 이루어지되, 외측요철(33)은 경사날(v)이 관분리방향(x)으로 배치되고 내측요철(35)은 경사날(v)이 관삽입방향(x')으로 배치되는 대칭 구조로 형성되며, 치열이 직선 구조(i)로 배치되거나 또는 쐐기 구조(j)로 배치되는 것을 특징으로 하는 배관 연결구조.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 고정링(30)과 클램프(40) 사이에 완충링(R)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 배관 연결구조.
5. 삭제

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