KR100491811B1 - 복합재 탱크의 보스 체결 고정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 라이너 위에 복합재 섬유를 덮어씌우는 필라멘트 와인딩 공법으로 제작되며 고압가스를 저장하기 위한 복합재 탱크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복합재 탱크의 보스 체결을 복합재 섬유의 장력으로 고정하여 체결 나사산의 손상을 방지하고 탱크 내부가 기밀을 유지할 수 있도록 하는 복합재 탱크의 보스 체결 고정 장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 복합재 탱크를 최소한의 무게로 제작하기 위해서 라이너의 연성을 높여야 하며, 이 경우 라이너의 강성은 상대적으로 저하되며 대부분의 내압은 복합재 섬유가 감당하고 라이너는 가스 기밀만 담당하도록 하고, 보스 체결부는 높은 강성이 필요하므로 금속재 링 체결 볼트를 통하여 높은 강성으로 체결되도록 하는 것이다.

Description

복합재 탱크의 보스 체결 고정 장치{a}

본 발명은 금속 라이너 위에 복합재 섬유를 덮어씌우는 필라멘트 와인딩 공법으로 제작되며 고압가스를 저장하기 위한 복합재 탱크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복합재 탱크의 보스 체결을 복합재 섬유의 장력으로 고정하여 체결 나사산의 손상을 방지하고 탱크 내부가 기밀을 유지할 수 있도록 하는 복합재 탱크의 보스 체결 고정 장치에 관한 것이다.

항공우주 부품이나 천연가스 차량용으로 복합재 탱크가 최근에 개발되어 사용되고 있다.

이러한 복합재 탱크를 제작할 때 복합재료는 가스의 침투를 막을 만큼 조직이 조밀하지 못하여 내부에 라이너를 사용한다.

라이너는 알루미늄, 티타늄 또는 스테인레스 스틸이 주로 사용되고 있다.

종래에는 대부분 별도의 부가장치 없이 라이너의 체결 나사산만으로 내압에 의한 보스부 나사의 이탈을 방지하였다.

그러나 탱크 내부 용적과 압력이 커지고, 라이너의 연성이 높아질 때 종래의 방식으로는 체결 나사산이 손상될 수 있는 결점이 있었다.

본 발명은 복합재 탱크를 최소한의 무게로 제작하기 위해서 라이너의 연성을 높여야 하며, 이 경우 라이너의 강성은 상대적으로 저하되며 대부분의 내압은 복합재 섬유가 감당하고 라이너는 가스 기밀만 담당하도록 하고, 보스 체결부는 높은 강성이 필요하므로 금속재 링 체결 볼트를 통하여 높은 강성으로 체결되도록 하는 것이다.

본 발명은 금속재 링과 이에 체결되는 금속재 링 체결 볼트를 이용하여 보스 피팅 나사의 나사산이 받는 힘을 복합재 섬유에 전달하도록 하여 나사산의 손상을 방지하도록 함을 특징으로 하는 것이다.

본 발명은 항공우주 부품이나 고압가스 또는 천연가스를 저장하기 위한 복합재 탱크는 금속 라이너(1) 위에 와인딩 공법으로 복합재 섬유(2)를 덮어씌워 복합재 탱크를 제작할 때 금속재 링(3)을 끼워 일체형으로 성형한다.

금속재 링(3)에는 링 형태의 금속재 링 체결 볼트(4)가 조립되는 것으로 중앙에 설치되는 보스 피팅 나사(5)가 복합재 탱크 내압에 의해 받는 힘을 금속재 링(3)을 통하여 복합재 섬유(2)로 전달시키도록 하는 것이다.

도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이, 상기 금속재 링(3)은 링 형태로 설치되며, 금속재 링 체결 볼트(4) 역시 링 형태로 보스 피팅 나사(5)의 외주면에 설치되도록 하는 것이다. 도 3을 보면, 금속재 링 체결 볼트(4)의 외주면에는 나사산(4a)이 형성되어 있고, 이것이 금속재 링(3)에 형성되어 있는 나사산(3a)에 체결된다. 한편, 도 3에 도시한 보스 피팅 나사(5)의 우측 외주면에도 나사산(5a)이 형성되어 있고, 이것이 금속 라이너(1)의 돌출된 포트(port) 부분인 보스(boss)(1b)의 내주면에 형성된 나사산(1a)에 체결된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 대용량 복합재 고압 탱크를 금속라이너(1)를 이용하여 제작할 때 복합재 탱크의 보스 피팅 나사(5)가 복합재 탱크로부터 받는 내압, 즉 금속재 링(3)과 이에 체결되는 금속재 링 체결 볼트(4)를 이용하여 받는 힘이 복합재 섬유에 전달되도록 하는 것이다.

즉, 보스 피팅 나사(5)의 나사산(5a)에는 복합재 탱크의 내압이 전달되는데, 이 내압은 보스 피팅 나사(5)의 나사산(5a)을 통하고, 다음에 금속재 링 체결볼트(4)의 나사산(4a)을 통하고, 다음에 금속재 링(3)을 통하여, 일체형으로 성형된 복합재 섬유(2)로 전달됨으로써, 보스피팅 나사(5)에 전달되는 복합재 탱크의 내압이 복합재 섬유(2)에 전달되어 보스 피팅 나사(5)의 나사산(5a)의 손상을 방지하게 되는 것이다.

이때 복합재 탱크의 무게를 최소한으로 제작하기 위해서는 금속 라이너(1)의 연성을 높여야 한다.

이 경우 금속 라이너(1)의 강성은 상대적으로 저하되며 대부분의 내압을 복합재 섬유(2)가 감당하고 금속 라이너(1)는 가스 기밀만 담당하게 된다.

반면 보스 피팅 나사(5)는 높은 체결강도를 제공하여 복합재 탱크의 안전성을 향상시키는 것이다.

본 발명은 금속재 링과 이에 체결되는 금속재 링 체결 볼트를 이용하여 보스 피팅 나사의 나사산이 받는 힘을 복합재 섬유에 전달하도록 하여 대용량 복합재 고압 탱크를 금속 라이너를 이용하여 제작할 때 탱크의 보스 피팅 체결 강도를 높임으로써 탱크의 안전율을 크게 향상시키는 것이다.

본 발명의 복합재 탱크는 항공우주 분야 및 기타 산업분야에서 최소 무게와 최대 효율을 요구하는 탱크의 제작에 활용될 수 있는 것이다.

본 발명은 대부분의 내압은 복합재 섬유가 감당하고 라이너는 가스 기밀만 담당하도록 함으로써 금속 라이너와 보스 피팅 나사 사이의 나사산 손상을 방지하는 것이다.

도 1 은 본 고안을 이용한 복합재 탱크 조합체에 대한 설치상태도

도 2 는 본 고안을 이용한 복합재 탱크 조합체에 대한 측면도

도 3 은 본 고안의 요부확대 단면도

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1 : 금속 라이너 2 : 복합재 섬유

3 : 금속재 링 4 : 금속재 링 체결 볼트

5 : 보스 피팅 나사

Claims (3)

1. 금속 라이너(1) 위에 복합재 섬유(2)를 덮어씌우고 보스 피팅 나사(5)를 체결하는 복합재 탱크의 보스 체결 고정 장치에 있어서,

   돌출된 포트 부분인 보스(1b)의 내주면에 나사산(1a)이 형성되어 있고 연성인 금속 라이너(1);

   상기 금속 라이너(1) 위에 덮어씌워진 복합재 섬유(2);

   상기 금속 라이너(1) 및 상기 복합재 섬유(2)와 일체로서 성형되며, 상기 보스(1b)의 외주면 둘레에 형성되고, 내주면에 나사산(3a)이 형성되어 있는 금속재 링(3);

   상기 보스(1b)의 내주면의 나사산(1a)에 체결되며, 외주면에 홈(5b)이 형성되어 있는 보스 피팅 나사(5); 및

   상기 금속재 링(3)의 내주면의 나사산(3a)에 체결되며, 상기 보스 피팅 나사(5)의 외주면의 홈(5b)에 삽입되는 걸림턱(4b)이 형성되어 있는 금속재 링 체결 볼트(4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 탱크의 보스 체결 고정 장치.
2. 삭제
3. 삭제