KR100230486B1 - 용접형 진공단열배관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액체질소, 액체산소, 액체알곤과 같은 초저온 액화가스를 이송하기 위한 용접형 진공단열 배관에 관한 것으로서, 내관, 외관, 노즐, 흡착제, 흡착제통, 지지대, 배기구 및 단열재필름으로 구성된 용접형 진공단열 배관에 있어서, 내관(1)의 외부에 다수의 STS튜브(11)를 세로로 고정시키고, 상기 STS튜브(11)가 삽입되는 홈(12')이 형성된 테플론(12)을 상기 STS튜브(11)에 삽입하여 지지대(7')를 구성하며, 상기 단열재 필름(9')에 배기를 위한 다수의 구멍(20)이 천공되는 것을 특징으로 하며, 길이가 길거나, 배관의 내경이 크거나, 형상이 복잡한 진공단열배관에 있어서, 열응력을 흡수하기 위하여 사용하는 벨로우즈의 내측에 내관(1)의 내경과 같은 직경의 안내파이프(14)를 장착하는 것을 특징으로 한다.

Description

용접형 진공단열배관

본 발명은 액체질소, 액체산소, 액체알곤과 같은 초저온 액화가스를 이송하기 위한 용접형 진공단열 배관에 관한 것이다.

도 1에서 볼 수 있듯이 종래의 진공단열 배관을 간략하게 살펴보면, 내관(1)과 외관(2)으로 구성된 진공단열배관에서 배관과 배관을 연결하기 위한 노즐(3), 외관과 외관과의 연결을 위한 플랜지(4), 탈가스를 흡착하기 위한 흡착제(5)와 흡착제통(6), 그리고 내관을 지지하기 위한 지지대(7)가 내관에 부착되고, 복사에 의한 열전도를 차단하기 위하여 내관을 알루미늄이 박막된 마일라 필름인 단열재 필름(9)으로 여러겹으로 감아져 있다. 그리고 배관의 길이가 매우 길거나 배관의 내경이 커서 상온과 액화가스의 초저온간의 온도차에 의한 열응력이 배관을 변형시킬 염려가 있을 경우에는 벨로우즈(10)를 장착하여 열응력을 흡수한다. 그리고 내관(1)과 외관(2)사이의 공간을 고진공 상태로 배기하기 위한 배기구(8)가 외조에 부착되어 있으며, 상기 배기구(8)는 내관(1)의 파손에 의하여 액화가스가 새어나올경우에 안전변 역할을 한다.

간략하게 살펴본 종래의 초저온 액화가스의 이송에 있어서 보편화되어 있는 진공단열배관은 외부로부터의 열침입을 차단하여 초저온 상태의 액화가스가 기화하지 않고 액체상태로 원활히 이송할 수 있도록 되어 있으며, 그 일반적인 구성은 액화가스가 흐르는 내관과 외부로부터의 열침입을 방지하는 외관으로 구성되어 있다. 그리고 이러한 내관과 외관사이에는 고진공 상태를 유지하기 위하여 흡착제가 장착되어 있으며, 단열재 필름이 여러겹으로 감겨져 있고, 내관이 휘어지는 것을 방지하기 위하여 내조에 지지대가 설치되어 있다.

지지대는 테플론이나 베클라이트 같은 단열재를 삼각형 또는 사각형 형태로 가공하여 내관에 끼우는 방법과 STS링을 내관에 용접하고 링에 단열재를 끼워서 내관을 지지하는 방법이 주로 사용되고 있으나, 가공과 조립의 여러 공정을 거쳐야 하므로 제작시간이 많이 걸린다.

장시간에 걸쳐 고진공 상태를 유지시키키기 위하여 장착하는 흡착제를 넣는 흡착제통은 작은 구멍이 뚫어져 있는 STS304 파이프, 혹은 STS망을 사용하여 제작한다. 복사에 의한 열전도를 차단하기 위하여 내관과 흡착제통 위에 단열재 필름을 여러겹으로 감는데 이 경우 흡착제가 공간에 노출되지 않아서 진공 배기 작업에 소요되는 시간이 많이 걸리고, 현장에서 장기간 사용할 때 배관에서 탈가스되는 가스분자들을 흡착하는 효율성이 떨어진다.

상온의 배관에 초저온 액화가스가 흐르게 되면, 배관의 길이가 길거나, 내경이 크거나, 형상이 복잡한 경우에 상온과 초저온의 온도차에 의한 열응력이 커서 내관에 열응력이 생기게 된다. 이를 흡수하기 위하여 내괸에 벨로우즈를 설치하는 경우가 있는데, 보통 벨로우즈 내경은 내관의 내경과 같거나 약간 큰 것을 사용한다. 이 경우, 내관에 흐르는 액화가스가 벨로우즈 날개(산과 골)와 부딪침으로써 난류를 발생시켜서 압력 손실이 발생하게 되고, 장시간 사용할 경우 벨로우즈에 손상을 줄수 있다.

기존의 제품들과 비교하여 단열성능과 내구성이 같으면서 구조가 간단하고, 내관과 외관 사이의 진공공간을 배기하는 시간을 단축하여 제조단가가 낮고, 상온과 초저온의 온도차에 의한 열응력을 흡수하기 위하여 설치하는 벨로우즈 내에서 유체의 흐름이 원활하게 하여 벨로우즈 내부에서 생기는 난류 현상을 방지하고자 하는 목적을 가지고 있다.

전술한 바와같은 목적을 달성하기 위한 구성으로 본 발명은 내관, 외관, 노즐, 흡착제, 흡착제통, 지지대, 배기구 및 단열재필름으로 구성된 용접형 진공단열 배관에 있어서, 내관의 외부에 다수의 STS튜브를 세로로 고정시키고, 상기 STS튜브가 삽입되는 홈이 형성된 테플론을 상기 STS튜브에 삽입하여 지지대를 구성하며 상기 STS튜브를 동일한 각도로 3개를 고정시키는 것을 특징으로 하며, 단열재 필름에 배기를 위한 다수의 구멍이 천공되는 것을 특징으로 하며, 길이가 길거나, 배관의 내경이 크거나, 형상이 복잡한 진공단열배관에 있어서, 열응력을 흡수하기 위하여 사용하는 벨로우즈에 내측에 내관의 내경과 같은 직경의 안내파이프를 장착하는 것을 특징으로 하고있다.

도 1은 종래의 진공단열배관을 나타낸 개략도.

도 2는 본 발명의 지지대를 나타낸 상세도.

도 3은 본 발명의 단열재 필름과 흡착제통의 상세도.

도 4는 본 발명의 벨로우즈의 상세도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 내관(inner pipe) 2 : 외관(outer pipe)

3 : 노즐 4 : 플랜지(flange)

5 : 흡착제 6, 6' : 흡착제통

7, 7' : 지지대 8 : 배기구

9, 9' : 단열재 필름 10 : 벨로우즈

11 : STS 튜브 12 : 테플론(teflon)

12' : 홈 13 : 벨로우즈 날개

14 : 안내파이프 20 : 구멍

이하 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

종래에 내관을 지지하기 위하여 사용되던 지지대는 단열재를 가공하거나, 링을 가공하여 제작하였는데 본 발명에서는 도 2에 도시되어 있듯이 내관(1)위의 3군데에 같은 각도로 STS튜브(11)를 세로로 부착하여 고정하고, 그 위에 상기 STS튜브(11)가 삽입될 수 있는 홈(12')이 형성된 테플론(12)를 상기 STS튜브(11)에 삽입하여 지지대(7')를 구성한다. 상기 테플론(12)은 캡형상으로 형성되어 상기 STS튜브(11)를 덮어 단열의 역할을 하게한다. 그러므로 내관(1)에 고정되어 부착된 상기 STS튜브(11)로 외관(2)을 지지하고, 상기 테플론(12)으로 단열의 역할을 하게 하여 완전한 지지대(7')의 성능을 가진다.

그리고 STS망으로 제작된 흡착제통(6')과 내관 외부에 여러겹으로 감겨져있는 단열재필름(9')에 여러개의 작은 구멍(20)을 천공하여 흡착제통과 단열재필름사이에 갇혀있는 가스 분자들의 출입을 원활하게 함으로써, 진공배기 시간이 단축되고, 배관에서 장시간에 걸쳐 발생하는 탈가스에 대한 흡착효율이 높아지게 되는 것이다.

또한 열응력을 흡수하기 위하여 내관에 장착하는 벨로우즈(13)의 내부에 상기 내관(1)과 같은 내경의 별도의 안내파이프(14)를 설치하여 액화가스의 흐름을 원활하게 함으로서 액화가스와 밸로우즈 날개(13)간의 충돌에 의한 압력손실을 줄여준다. 그리고 내관에 비하여 두께가 얇은 벨로우즈의 날개에 충격을 주지 않음으로써 수명이 길어지게 되는 것이다.

이상과 같은 본 발명은 진공단열 배관의 지지대의 구조와 단열재 필름의 개선으로 제작시간 및 진공배기 시간이 단축되고, 벨로우즈의 개선으로 기존 제품에 비하여 압력손실이 작고, 마찰과 충돌에 의하여 기화되는 가스의 양이 작아서 액화가스의 이송효율이 높을 뿐만 아니라 벨로우즈의 수명도 크게 연장되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 내관, 외관, 노즐, 흡착제, 흡착제통, 지지대, 배기구 및 단열재필름으로 구성된 용접형 진공단열 배관에 있어서, 내관(1)의 외부에 다수의 STS튜브(11)를 세로로 고정시키고, 상기 STS튜브(11)가 삽입되는 홈(12')이 형성된 테플론(12)을 상기 STS튜브(11)에 삽입하여 지지대(7')를 구성하는 것을 특징으로 하는 용접형 진공단열배관.
2. 제 1항에 있어서, 상기 STS튜브(11)를 동일한 각도로 3개를 고정시키는 것을 특징으로 하는 용접형 진공단열배관.
3. 내관, 외관, 노즐, 흡착제, 흡착제통, 지지대, 배기구 및 단열재필름으로 구성된 용접형 진공단열 배관에 있어서, 상기 단열재 필름(9')에 배기를 위한 다수의 구멍(20)이 천공되는 것을 특징으로 하는 용접형 진공단열 배관.
4. 길이가 길거나, 배관의 내경이 크거나, 형상이 복잡한 진공단열배관에 있어서, 열응력을 흡수하기 위하여 사용하는 벨로우즈의 내측에 내관(1)의 내경과 같은 직경의 안내파이프(14)를 장착하는 것을 특징으로 하는 진공단열 배관.

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