KR100213686B1 - Membraine corrugation structure for law temperature liquid tank - Google Patents
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Abstract
[청구범위 기재된 발명이 속한 기술분야][Technical field to which the claimed invention belongs]
본 발명은 저온액체를 저장하는 탱크의 내벽에 부착하여, 액체 혹은 기체의 기밀성 유지 및 온도편차에 따른 수축 및 팽창을 흡수하는 기능을 수행하는 멤브레인 코러게이션(Corrugated Membrane) 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a membrane corrugation (Corrugated Membrane) structure that is attached to the inner wall of the tank for storing the low-temperature liquid, and performs the function of maintaining the airtightness of the liquid or gas and absorb the shrinkage and expansion due to the temperature deviation.
[발명이 해결하려고 하는 기술적 과제][Technical Challenges to Invent]
온도편차에 따른 수축과 팽창을 작은 응력상태를 유지하면서 안정적으로 흡수할 수 있는 멤브레인 코러게이션(Corrugated Membrane) 구조의 제공Provides a corrugated membrane structure that can reliably absorb shrinkage and expansion due to temperature deviation while maintaining a small stress state
[발명의 해결방법의 요지][Summary of the solution of the invention]
단면이 부드러운 곡선으로 형성된 단일 코러게이션과 상부면이 평면인 십자형 코러게이션을 갖도록 하여 모든 방향으로 변형이 가능하도록 멤브레인 코러게이션을 구성함.The membrane corrugation is configured to be deformed in all directions by having a single corrugation formed with a smooth curve in cross section and a cross-shaped corrugation with a flat top surface.
[발명의 중요한 용도][Important Uses of the Invention]
본 발명은 저온액체를 저장하는 저장탱크의 내벽에 설치하여 온도변화에 대하여도 저장탱크의 안정성을 도모할 수 있다.The present invention can be installed on the inner wall of the storage tank for storing the low-temperature liquid to achieve stability of the storage tank against temperature changes.
Description
본 발명은 액화천연가스(액화온도 -162℃)등과 같은 극저온액체를 저장하는 탱크의 내벽에 부착하여, 액체 혹은 기체의 기밀성 유지 및 온도편차에 따른 부재의 수축 및 팽창을 흡수하는 기능을 수행하는 저온액체 저장탱크의 멤브레인인 코러게이션(Corrugated Membrane) 구조에 관한 것이다.The present invention is attached to the inner wall of the tank for storing the cryogenic liquid, such as liquefied natural gas (liquefied temperature -162 ℃), to perform the function of maintaining the airtightness of the liquid or gas and absorb the shrinkage and expansion of the member due to the temperature deviation The present invention relates to a corrugated membrane structure, which is a membrane of a low temperature liquid storage tank.
종래에는 액화천연가스(LNG) 등과 같은 극저온액체를 저장하는 탱크는 탱크의 내벽에 제1도에서와 같은 형태의 멤브레인(Membrane)을 설치하였다.Conventionally, a tank for storing cryogenic liquids, such as LNG, is provided with a membrane of the type shown in FIG. 1 on the inner wall of the tank.
저온액체 저장탱크는 초기 상온에서 저장액체를 재사용하기 위한 탱크 외부로의 송출 그리고 일정기간 경과 후 탱크내부의 보수 등과 같은 일련의 반복적인 온도변화를 받는다. 따라서 액체의 주입시 부재의 저온액체와 접촉하는 영역은 온도하강에 기인하여 수축하며 액체의 송출 혹은 저장탱크의 보수시 저온액체와 접촉했던 영역은 온도 상승에 기인하여 다시 팽창한다.The low temperature liquid storage tank is subjected to a series of repetitive temperature changes such as sending out of the tank to reuse the storage liquid at the initial room temperature and repairing the tank after a certain period of time. Therefore, the area in contact with the low temperature liquid of the member during the injection of the liquid shrinks due to the temperature drop, and the area in contact with the low temperature liquid during the delivery of the liquid or maintenance of the storage tank expands again due to the temperature rise.
또한 액화천연가스 등과 같은 저장액채을 저장하는 탱크는 일반적으로 대형이며 따라서 저장액체의 수두에 의해서 표면에 압력이 작용한다. 이와 같은 이유로 저온액체를 저장하는 그리고 저온액체와 접촉하는 탱크 내벽에 코러게이션(Corrugation)을 갖는 멤브레인(Membrane)을 미리 설치하여 온도편차에 의한 수축 및 팽창을 흡수한다. 온도편차에 따른 수축 및 팽창량의 크기는 탱크용량에 따라 달라지는데, 제1(a)도에서 보는 것처럼 종방향 피치(1)와 횡방향 피치(2)의 길이에 의존한다.In addition, tanks for storing liquid liquor, such as liquefied natural gas, are generally large and thus pressure is applied to the surface by the head of the storage liquid. For this reason, a membrane having a corrugation is pre-installed on the inner wall of the tank for storing the low temperature liquid and in contact with the low temperature liquid to absorb shrinkage and expansion due to temperature deviation. The amount of shrinkage and expansion according to the temperature deviation depends on the tank capacity, and depends on the length of the
종래에 사용되는 멤브레인 코러게이션의 형상 중의 하나인 제1(b)도에 있어서, 모서리부분(3) 및 45경사부분(4)에서 온도편차에 의한 수축과 팽창이 발생할 때 매우 큰 열응력이 발생한다. 상기 모서리부분(3)에서는 구조상으로 곡률크기가 작으면서 예리한 모서리가 존재하여 굽힘응력의 영항을 크게 받기 때문에 모서리효과(Corner effect)에 의한 응력집중이 일어난다.In FIG. 1 (b) which is one of the shapes of the membrane corrugation used conventionally, the
온도편차에 의한 부재의 수축 및 팽창은 형상에 따라 차이가 있지만 모든 방향으로 동시에 발생하게 되는데 상기 45경사부분(4)에서는 45방향으로의 팽창을 흡수할 수 있는 코러게이션 영역이 없으며 부재자체의 변형에 의하여 수직 및 팽창을 흡수해야 한다. 따라서 부재 자체의 변형시 반경방향 및 접선방향으로 매우 큰 응력을 유발하여 안정성을 해치게 된다. 또한 제1(b)도의 기존 코러게이션 형상은 성형시 다단계공정이 필요하게 되어 제조공정이 복잡하고 시간이 많이 걸리게 되는 문제점 또한 갖는다.Shrinkage and expansion of members due to temperature deviations vary depending on the shape but occur simultaneously in all directions. 45 in the inclined part (4) There is no corrugation area that can absorb expansion in the direction and must absorb vertical and expansion by deformation of the member itself. Therefore, the deformation of the member itself causes a very large stress in the radial and tangential direction to damage the stability. In addition, the existing corrugation shape of Figure 1 (b) also requires a multi-step process when forming, there is also a problem that the manufacturing process is complicated and time-consuming.
종래의 코러게이션 형상 중의 하나인 제1(c)도에서는 온도편차에 의한 부재의 수축과 팽창시 굴곡부(5)에서 작은 곡률에 기인하여 큰 굽힘응력이 발생한다. 또한 다른 코러게이션 형상 중의 하나인 제1(d)에서 보는 바와 같은 링형 코러게이션의 링부분(6)에서 반경방향으로 팽창시 이에 따른 접선방향으로 팽창이 동시에 발생해야 함으로 매우 큰 접선응력이 발생하여 불안정한 구조이다.In FIG. 1 (c), which is one of the conventional corrugation shapes, a large bending stress occurs due to a small curvature in the curved portion 5 during contraction and expansion of the member due to temperature deviation. In addition, when expanding in the radial direction in the
따라서 이와 같은 종래의 코러게이션 구조는 큰 접선응력과 굽힘응력이 발생하여 변형 또는 파손의 우려가 있으므로 멤브레인의 안정성이 저하된다는 문제점을 갖고 있다.Therefore, such a conventional corrugation structure has a problem in that the stability of the membrane is lowered because a large tangential stress and a bending stress are generated, which may cause deformation or breakage.
본 발명은 상기와 같은 종래의 멤브레인 코러게이션 구조가 갖는 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 제작이 용이하고 온도편차에 따른 수축 및 팽창량을 부재에 작은 응력 상태를 유지하면서 흡수할 수 있는 강도적으로 신뢰성을 높인 저온액체 저장방법의 멤브레인 코러게이션 구조의 제공을 그 목적으로 한다.The present invention has been made in order to solve the problems of the conventional membrane corrugation structure as described above, easy to manufacture and the strength that can absorb the shrinkage and expansion amount according to the temperature deviation while maintaining a small stress state in the member It is an object of the present invention to provide a membrane corrugation structure of a low temperature liquid storage method with improved reliability.
이와 같은 목적은 단일 코러게이션과 상부가 평편한 삽자형 코러게이션과 평탄부로 구성된 본 발명의 멤브레인 코러게이션 구조로써 달성될 수 있는 바, 첨부도면을 참조로 하여 이하에 상세히 설명한다.This object can be achieved with the membrane corrugation structure of the present invention consisting of a single corrugation and a flat insertion-shaped corrugation and a flat portion, which will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
제1(a)(b)(c)(d)도는 종래의 코러게이션의 사시도.1 (a) (b) (c) (d) are perspective views of a conventional corrugation.
제2도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사시도.2 is a perspective view according to a preferred embodiment of the present invention.
제3도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 사시도.3 is a perspective view according to another embodiment of the present invention.
제4도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 사시도.4 is a perspective view according to another embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 종방향의 피치 2 : 횡방향의 피치1: longitudinal pitch 2: transverse pitch
3 : 모서리부분 4 : 45경사부분3: corner 4: 45 Slope
5 : 굴곡부 6 : 링부분5: bend portion 6: ring portion
11: 단일코러게이션 12 : 십자형 코러게이션11: single corrugation 12: cross corrugation
13 : 평탄부 14,14' : 오목부13
15,15' : 볼록부 17,17' : 직선부15,15 ': Convex 17,17': Straight part
제2도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사시도로서, 상기 제2도에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 멤브레인 코러게이션의 구조는 멤브레인에 직교방항으로 형성된 단일 코러게이션(11)과, 상기 단일 코러게이션(11)의 직교하는 위치에 형성되며 상부가 평편한 십자형 코러게이션(12)과, 코러게이션이 없는 평탄부(13)로 구성된다.Figure 2 is a perspective view according to a preferred embodiment of the present invention, as shown in Figure 2 the structure of the membrane corrugation according to the present invention is a single corrugation (11) formed in a cross direction to the membrane and the single corrugation It is formed in the orthogonal position of (11), and consists of the
상기 단일 코러게이션(11)은 그 단면형상이 양쪽에서 오목하게 올라가다가 상부에서 볼록하게 만나는 이중라운드 형상으로 되어있으며, 길이방향으로 직선으로 뻗어있는 형상이다. 이러한 단일코러게이션(11)은 상기 이중라운드 부분이 직선으로 연장되는 형상의 변형도 가능하다.The
또한 상기 단일 코러게이션(11)은 서로 직교하는 부분에서 서로 만나지 않도록 이격되어 끝나게 되며 이 끝단은 라운드되어 있다.In addition, the
상기 단일 코러게이션은 지교방향으로 형성된다.The single corrugation is formed in the cross direction.
상기 단일 코러게이션(11)의 직교부에 위치하게 되는 십자형 코러게이션(12)은 전체가 십자형을 이루고 있으며, 가장자리는 오목하게 올라가다가 볼록하게 이중라운드 형상으로 올라가며 상부면은 평면으로 되어있다.The
상기 가장자리는 이중라운드 형상의 중간이 직선부로 연장되는 형상을 취하는 변형도 가능하다.The edge can also be modified to take the shape of the middle of the double round shape extending to the straight portion.
직교하는 단일 코러게이션(11)의 방향을 X, Y로 잡으면, 직교방향으로 끝나는 각 단일 코러게이션의 끝단부 사이 45방향으로 십자형 코러게이션(12)의 바깥단인 볼록부(15)가 형성되고, 상기 4개의 볼록부(15)가 각각 안쪽으로 들어오면서 만나는 오목부(14)가 단일 코러게이션(11)의 각각의 단부 바깥쪽에 형성되며, 상기 볼록부(15)와 오목부(14) 사이는 폭과 모양이 일정한 직선부(17)를 이루며 상기 직선부(17)의 상부면 역시 평면을 이루고 있다.If the direction of orthogonal
또한 4개의 직선부(17) 안쪽의 중앙부(16) 역시 평면을 이루고 있다.In addition, the
상기 십자형 코러게이션(12)의 볼록부(15)는 상기 제2도에서와 같이 단일 코러게이션과 45방향을 이루면서 돌출되어 십자형을 이루게 하고 있다.The
상기의 십자형 코로게이션(12)은 직선부(17)와 볼록부(15)에 의하여 길게 돌출된 십자형을 이루며 상기 직선부(17)와 볼록부(15)와 오목부(14) 및 중앙부(16)의 상부면은 연접되어 하나의 십자형 평면을 이루는 구조이다.The
제3도는 본 발명의 다른 실시예를 보여주는 사시도로서, 상기 제3도에서와 같은 본 발명의 다른 실시예에 있어서는 단일 코러게이션의 구조(11)는 제2도와 같고 십자형 코러게이션(12)만 직선부 없이 볼록부(15)가 오목부(14)와 직접 연결되도록 구성한 것이다. 이렇게 되면 그 모양이 사방으로 길게 돌출되지 않은 짧막한 십자형을 이루게 된다.3 is a perspective view showing another embodiment of the present invention. In another embodiment of the present invention as in FIG. 3, the
제4도는 본 발명의 또 다른 실시예를 보여주는 사시도이다. 상기 도면에서와 같이 본 발명의 또 다른 실시예는 십자형 코러게이션의 볼록부(15')와 직선부(17')의 형상을 단일코러게이션(11)의 단부와 직선부의 형상과 같도록 취하고, 상기 4개의 직선부(17')가 서로 만나는 중앙부(18)의 상부면은 평면을 이루도록 구성한 것이다.4 is a perspective view showing another embodiment of the present invention. As shown in the figure, another embodiment of the present invention takes the shape of the convex portion 15 'and the straight portion 17' of the cross-shaped corrugation to be the same as the shape of the end portion and the straight portion of the
이상의 본 발명의 3가지 실시예에 있어서 십자형 코러게이션(12)의 중앙부(16,18)는 모두 상부로 돌출된 평면을 이루고 있어서 저온액체 저장탱크의 내벽면과는 이격되게 되는 구조를 갖게 된다.In the above three embodiments of the present invention, the
상기와 같은 구성을 통한 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the present invention through the configuration as described above are as follows.
저온액체 저장탱크는 주입 및 송출기능을 반복하게 되며 따라서 저장탱크 내벽에 부착되어 액체와 직접 접촉하는 멤브레인은 액체의 주입과 송출 및 보수에 따른 온도상승과 온도하강에 기인하여 수축 및 팽창을 반복한다.The low temperature liquid storage tank repeats the injection and discharging functions. Therefore, the membrane attached to the inner wall of the storage tank directly contacts the liquid and contracts and expands due to the temperature rise and temperature drop due to the liquid injection, discharge, and repair. .
이러한 수축과 팽창을 작은 응력상태를 유지하면서 흡수할 수 있는 멤브레인 코러게이션 구조는 탱크의 안정성 및 신뢰성에 영향을 미치는 중요한 요소이다. 특히 온도편차에 의한 부재의 수축 및 팽창은 모든 방향으로 동시에 발생하기 때문에 모든 방향으로 신축이 가능한 구조가 되어야 한다.The membrane corrugation structure that can absorb such shrinkage and expansion while maintaining a small stress state is an important factor affecting the stability and reliability of the tank. In particular, the contraction and expansion of the member due to the temperature deviation occurs simultaneously in all directions, so it must be a structure capable of stretching in all directions.
본 발명의 코러게이션 구조는 모든 방향으로 수축과 팽창이 가능하도록 되어 있다.The corrugated structure of the present invention is capable of contraction and expansion in all directions.
본 발명은 온도하강에 의하여 X방향 혹은 Y방향으로 부재가 수축되면 미리 휘어진 오목부(14)가 펴지면서 수축에 대응한다. 이때 볼록부(15)는 반대방향으로 휘어지며 오목부(14)의 변형에 대응한다. 따라서 최대응력은 볼록부(15) 종단에서 발생이 예상되나 해석결과로부터 기존 멤브레인 코러게이션에 비하여 작은 것을 확인하였다.According to the present invention, when the member contracts in the X direction or the Y direction due to the temperature drop, the
또한 다른 예로 X, Y방향에 대하여 45경사진 방향에 대해서는 본 발명의 직선부(17) 및 단일 코러게이션(11)의 직선부의 신축에 의하여 온도편차에 따른 수축량을 흡수하는 기능을 수행한다.In another example, 45 in the X and Y directions. In the inclined direction, the
또한 본 발명의 십자형 코러게이션의 상부면은 상부로 돌출되어 저장탱크와 일정공간을 갖게되므로 상기 십자형 코러게이션의 내부는 온도가 번화해도 열응력이 매우 작다.In addition, since the upper surface of the cruciform corrugation of the present invention protrudes upward to have a storage tank and a predetermined space, the inside of the cruciform corrugation has a very small thermal stress even when the temperature is high.
상기에서와 같이 본 발명은 기존의 멤브레인 코러게이션의 구조를 획기적으로 개선하여 단일 코러게이션과 십자형 코러게이션을 갖도록 하려 모든 방향으로 신축이 가능하여 온도 변화에 따른 멤브레인의 변형을 안정적으로 흡수하여 저장탱크의 파손을 방지하여 저장탱크의 내구성을 높일 수 있게 된다.As described above, the present invention can significantly expand the structure of the existing membrane corrugation to have a single corrugation and cross-shaped corrugation can be stretched in all directions to stably absorb the deformation of the membrane according to the temperature change to the storage tank By preventing the breakage of the storage tank can be increased.
그리고 본 발명에 따른 단일 코러게이션과 십자형 코러게이션은 모두 큰 곡률을 갖도록 하여 응력집중을 방지하였다.In addition, both the single corrugation and the cross corrugation according to the present invention have a large curvature to prevent stress concentration.
또한 본 발명에 따른 멤브레인의 코러게이션은 프레스 가공 등의 간단한 가공으로써 성형이 가능하므로 제작비용을 절감할 수 있는 효과도 갖게 된다.In addition, since the corrugation of the membrane according to the present invention can be molded by a simple process such as press working, it also has the effect of reducing the manufacturing cost.
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