KR100603053B1 - Flexible pipe for keeping flow pattern of cryogenic fluid uniform - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유동장 확보를 위한 초저온용 주름관에 관한 것으로서, 특히 초저온의 액상 유체를 전달하는 배관에 있어서; 제 1배관이 일체로 형성된 원형의 상류 플랜지와; 상기 제 1배관과 동일한 내경을 갖되, 얇은 두께로 형성되어 상기 제 1배관과 내경을 일치시켜 상기 제 1배관의 끝단과 용접에 의해 결합되는 직관부와; 상기 직관부의 외경보다 넓은 내경을 갖는 제 2배관이 일체로 형성되고, 상기 직관부를 상기 제 2배관 내에 삽입시키는 하류 플랜지; 및 상기 직관부의 외주연에 위치하고, 상기 제 1배관 및 제 2배관의 끝단에 양끝단이 각각 결합되는 주름관을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a cryogenic corrugated pipe for securing a flow field, in particular in the piping for delivering a cryogenic liquid fluid; A circular upstream flange formed integrally with the first pipe; A straight pipe portion having the same inner diameter as the first pipe and formed to a thin thickness so as to coincide with the first pipe and the inner diameter so as to be joined to the end of the first pipe by welding; A downstream flange integrally formed with a second pipe having an inner diameter wider than an outer diameter of the straight pipe, and inserting the straight pipe into the second pipe; And positioned on the outer periphery of the straight pipe portion, characterized in that it comprises a corrugated pipe coupled to both ends of the end of the first pipe and the second pipe, respectively.
상기와 같은 본 발명에 따르면 주름관 내부에 직관부를 두어 유동장을 확보함과 동시에 액체질소나 액체산소 등의 초저온 환경에서 열수축에 의한 구조물파손을 방지할 수 있다.According to the present invention as described above it is possible to prevent the structure damage by thermal contraction in the cryogenic environment, such as liquid nitrogen or liquid oxygen at the same time to secure the flow field by placing a straight pipe portion inside the corrugated pipe.
주름관, 초저온, 액체, 진동, 열수축, 유동장Corrugated pipe, cryogenic, liquid, vibration, heat shrinkage, flow field
Description
도 1은 본 발명에 따른 유동장 확보를 위한 초저온용 주름관의 구성을 나타낸 사시도,1 is a perspective view showing the configuration of a cryogenic corrugated pipe for securing a flow field according to the present invention,
도 2는 도 1의 A-A' 단면도,2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1;
도 3은 도 2의 요부 확대도.3 is an enlarged view illustrating main parts of FIG. 2;
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>
110 : 상류 플랜지 111 : 제 1배관110: upstream flange 111: first piping
113 : 볼트 부재 120 : 직관부113: bolt member 120: straight pipe portion
121 : 상류부 123 : 하류부121: upstream 123: downstream
125 : 중공 130 : 하류 플랜지125: hollow 130: downstream flange
131 : 제 2배관 133 : 볼트 부재131: second pipe 133: bolt member
135 : 제 3공간부 140 : 주름관135: third space portion 140: corrugated pipe
141 : 제 1공간부 143 : 제 2공간부141: first space portion 143: second space portion
본 발명은 주름관에 관한 것으로서, 상세하게는 주름관 내부의 굴곡에 의한 유체의 유동장 패턴의 변화를 방지하기 위하여 직관부를 둠으로써 유량계 등의 전단에서 유체의 유동형태를 유지가 요구되어지는 경우와 진동에 의한 응력발생을 흡수하면서 동시에 초저온 상태에서 금속의 열수축에 의한 구조물 파손 등의 방지할 수 있는 유동장 확보를 위한 초저온용 주름관에 관한 것이다.The present invention relates to a corrugated pipe, and more particularly, in order to prevent a change in the flow field pattern of the fluid due to the bending inside the corrugated pipe, a straight pipe part is provided to maintain the flow form of the fluid at the front end of the flowmeter or the like. The present invention relates to a cryogenic corrugated pipe for securing a flow field capable of absorbing stress generation and preventing damage to a structure due to thermal contraction of a metal in an ultra low temperature state.
일반적인 주름관 내부의 주름에 의한 굴곡은 내부에 흐르는 유체의 유동흐름을 변화시키게 된다. 이는 층류의 흐름에 난류로 천이되게 되는데 유체의 유동이 중요한 부분에서는 치명적인 결과를 가져온다.The bending caused by the wrinkles inside the corrugated pipe generally changes the flow of the fluid flowing therein. This leads to turbulent flow in the laminar flow, which is fatal in areas where fluid flow is important.
특히, 터빈식 유량계와 같은 유량측정분야에서 유량계 상류의 유체유동의 형태는 정확한 유량을 확보하기 위한 중요한 요소 중에 하나이다.In particular, in the field of flow measurement, such as turbine type flow meter, the form of fluid flow upstream of the flow meter is one of the important factors for ensuring accurate flow rate.
일반적인 유량계 상류에는 주름관을 사용하지 않는 것이 바람직하다. 하지만, 상류로부터 강한 진동이나 초저온 환경으로 인한 열수축에 의해 파손을 방지하기 위해서는 이러한 주름관 형태의 배관삽입이 필수적이지만 종래의 주름관 형태는 그 모든 요구조건을 만족시킬 수 없는 형태를 취하고 있어서, 유동장 확보와 진동에 의한 피로파괴 그리고, 초저온 환경에 의한 열응력 조건을 동시에 해결할 수 없는 문제점이 야기되는 실정이다.It is preferable not to use a corrugated pipe upstream of a general flow meter. However, in order to prevent breakage due to heat shrinkage due to strong vibration or cryogenic environment from upstream, such corrugated pipe insertion is essential, but the conventional corrugated pipe form does not satisfy all the requirements. Fatigue breakdown caused by vibration and thermal stress conditions caused by cryogenic environment can not be solved simultaneously.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 주름관 내부에 직관부를 두어 유동장을 확보함과 동시에 액체질소나 액체산소 등의 초저온 환경에서 열수축에 의한 구조물파손을 방지할 수 있는 유동장 확보를 위한 초저온용 주름관 을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, by placing a straight pipe inside the corrugated pipe to ensure a flow field and at the same time ultra-low temperature for securing a flow field that can prevent structural damage due to heat shrinkage in the cryogenic environment, such as liquid nitrogen or liquid oxygen The purpose is to provide a corrugated tube for use.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,Features of the present invention for achieving the above object,
초저온의 액상 유체를 전달하는 배관에 있어서; 제 1배관이 일체로 형성된 원형의 상류 플랜지와; 상기 제 1배관과 동일한 내경을 갖되, 얇은 두께로 형성되어 상기 제 1배관과 내경을 일치시켜 상기 제 1배관의 끝단과 용접에 의해 결합되는 직관부와; 상기 직관부의 외경보다 넓은 내경을 갖는 제 2배관이 일체로 형성되고, 상기 직관부를 상기 제 2배관 내에 삽입시키는 하류 플랜지; 및 상기 직관부의 외주연에 위치하고, 상기 제 1배관 및 제 2배관의 끝단에 양끝단이 각각 결합되는 주름관을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the piping for delivering the cryogenic liquid fluid; A circular upstream flange formed integrally with the first pipe; A straight pipe portion having the same inner diameter as the first pipe and formed to a thin thickness so as to coincide with the first pipe and the inner diameter so as to be joined to the end of the first pipe by welding; A downstream flange integrally formed with a second pipe having an inner diameter wider than an outer diameter of the straight pipe, and inserting the straight pipe into the second pipe; And positioned on the outer periphery of the straight pipe portion, characterized in that it comprises a corrugated pipe coupled to both ends of the end of the first pipe and the second pipe, respectively.
여기에서, 상기 직관부의 외주연과 상기 주름관의 내주연 사이에는 제 1공간부가 형성된다.Here, a first space portion is formed between the outer periphery of the straight pipe portion and the inner periphery of the corrugated pipe.
여기에서 또한, 상기 직관부는 상기 제 1공간부에 초저온 액체의 기화에 의한 압력 상승을 내부 유로로 전달하여 상기 주름관이 파손되는 것을 방지하도록 하류부에 원주방향으로 여러 개의 중공이 형성된다.Here, the straight pipe portion may have a plurality of hollows formed in the circumferential direction in the downstream portion so as to transfer the pressure increase due to the vaporization of cryogenic liquid to the inner passage to the inner passage so as to prevent the corrugated pipe from being damaged.
여기에서 또, 상기 직관부의 하류부 외주연과 상기 제 2배관의 내주연 사이에는 상기 직관부와 상기 제 2배관이 슬립이 일어나도록 하여 초저온의 환경에 의한 상기 제 2배관의 열수축으로 인한 파손을 방지하도록 제 2공간부를 형성한다.Here, between the outer peripheral edge of the downstream portion of the straight pipe portion and the inner circumferential edge of the second pipe, the straight pipe portion and the second pipe may be slipped to prevent breakage due to heat shrinkage of the second pipe due to the cryogenic environment. The second space portion is formed to be.
여기에서 또, 상기 직관부의 하류부 끝단과 상기 하류 플랜지 사이에는 상기 직관부와 상기 제 2배관의 열수축 정도의 차이를 고려하여 유동장을 확보함과 동시 에 온도와 진동에 의한 피로파괴를 방지하도록 제 3공간부를 형성한다.Here, between the downstream end of the straight pipe portion and the downstream flange to secure a flow field in consideration of the difference in the degree of heat shrinkage of the straight pipe portion and the second pipe and to prevent the fatigue fracture by the temperature and vibration at the same time The space part is formed.
이하, 본 발명에 따른 유동장 확보를 위한 초저온용 주름관의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of the cryogenic corrugated pipe for securing the flow field according to the present invention in detail with reference to the accompanying drawings as follows.
도 1은 본 발명에 따른 유동장 확보를 위한 초저온용 주름관의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A' 단면도이며, 도 3은 도 2의 요부 확대도이다.1 is a perspective view showing the configuration of a cryogenic corrugated pipe for securing a flow field according to the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view taken along line AA 'of Figure 1, Figure 3 is an enlarged view of the main portion of FIG.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 유동장 확보를 위한 초저온용 주름관(100)은, 상류 플랜지(110)와, 직관부(120)와, 하류 플랜지(130)와, 주름관(140)으로 구성된다.1 to 3, the cryogenic
상류 플랜지(110)는 일정한 내경을 갖는 제 1배관(111)이 일체로 돌출 형성되고, 하류 측면에서 볼트의 체결이 가능한 볼트 부재(113)가 연장 형성된다.The
직관부(120)는 제 1배관(111)과 동일한 내경을 갖되, 상대적으로 더 얇은 두께로 형성되고, 제 1배관(111)과 내경이 일치하도록 상류부(121)의 끝단과 제 1배관(111)의 끝단을 용접에 의해 결합시킨다. 여기에서, 직관부(120)는 하기에서 설명할 제 1공간부(141)에 초저온 액체의 기화에 의한 압력 상승을 내부 유로로 전달하여 하기에서 설명할 주름관(140)이 파손되는 것을 방지하도록 하류부(123)에 원주방향으로 여러 개의 중공(125)이 형성된다.The
하류 플랜지(130)는 직관부(120)의 외경보다 넓은 내경을 갖는 제 2배관(131)이 일체로 돌출 형성되고, 하류 측면에서 볼트의 체결이 가능한 볼트 부재(133)가 연장 형성된다. 여기에서, 직관부(120)의 하류부(123) 끝단과 하류 플랜지(130) 사이에는 직관부(120)와 제 2배관(131)의 열수축 정도의 차이를 고려하여 유 동장을 확보함과 동시에 온도와 진동에 의한 피로파괴를 방지하도록 일정 간격의 유격인 제 3공간부(135)를 형성한다.The
주름관(140)은 직관부(120)의 외주연에 위치하고, 제 1배관(111) 및 제 2배관(131)의 끝단에 양끝단이 각각 결합된다. 여기에서, 직관부(120)의 외주연과 주름관(140)의 내주연 사이에는 제 1공간부(141)가 형성된다. 여기에서 또한, 직관부(120)의 하류부(123) 외주연과 제 2배관(131)의 내주연 사이에는 직관부(120)와 제 2배관(131)이 슬립이 일어나도록 하여 초저온의 환경에 의한 제 2배관(131)의 열수축으로 인한 파손을 방지하도록 미세 간격인 제 2공간부(143)를 형성한다.
즉, 본 발명에 따른 유동장 확보를 위한 초저온용 주름관(100)은 주름관(140) 양단이 상류 플랜지(110)와 하류 플랜지(130)에 용접 형태로 부착되어 일체형으로 구성된다. 이때, 직관부(120)는 유체흐름방향을 기준으로 상류부(121)는 제 1배관(111)과 용접에 의해 일체형으로 구성되고, 하류부(123)는 제 2공간부(143)와 제 3공간부(135)의 유격으로 제 2배관(131)과 비접촉된 형태로 고정된다.That is, the cryogenic
이하, 본 발명에 따른 유동장 확보를 위한 초저온용 주름관의 작용을 도 1 및 도 3을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the cryogenic corrugated pipe for securing the flow field according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 3.
먼저, 본 발명에 따른 유동장 확보를 위한 초저온용 주름관(100)을 항공, 로켓 엔진과 같은 초저온의 액상유체를 다루는 배관시스템에 설치한다.First, the cryogenic
이러한 상태에서 직관부(120)로 액체질소나 액체산소 등의 초저온의 액상 유체가 흐르게 되면 외부로부터 열전달에 의해 액상의 유체가 기화되어 직관부(120)와 주름관(140) 사이에 형성된 공간인 제 1공간부(141)에는 급격한 압력 상승이 발 생된다. 이때 직관부(120)에 형성된 여러 개의 중공(125)에 의해 제 1공간부(141)의 압력이 직관부(120)를 통해 내부 유로로 전달되어 주름관(140)이 높은 압력에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.In such a state, when the ultra-low temperature liquid fluid such as liquid nitrogen or liquid oxygen flows to the
한편, 직관부(120)로 초저온의 액상 유체가 흐르게 되면 외부의 상온과 직관부(120) 내의 초저온으로 인한 직관부(120) 및 하류 플랜지(130)의 제 2배관(131)의 열변형이 발생하는 데, 이때 제 2공간부(143)로 인해 제 2배관(131)과 직관부(120)의 열응력의 발생을 방지할 수 있다.On the other hand, when the cryogenic liquid fluid flows to the
또한, 직관부(120)의 열변형에 의해 축방향으로의 길이가 변화되어 하류 플랜지(130)와의 간섭이 되는 데, 이때, 직관부(120)와 하류 플랜지(130) 사이에 유격인 제 3공간부(135)에 의해 길이 변화에 따른 간섭을 방지할 수 있다.In addition, the length in the axial direction is changed by the thermal deformation of the
따라서, 이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면 초저온의 액상유체를 다루는 배관시스템에서 터빈식 유량계와 같이 상류의 유동장의 형태가 중요하게 인식되는 항공, 로켓 엔진 및 초저온을 다루는 분야에서 유동장을 보존함과 동시에 배관의 진동 및 열전달로 인한 금속의 열수축으로 시스템이 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 아울러 초저온의 액상유체의 급격한 기화에 대하여 주름관을 보호할 수 있다.Therefore, as described above, according to the present invention, in the piping system that handles cryogenic liquid fluids, the flow field is preserved in the field of dealing with aviation, rocket engines, and cryogenic, where the shape of the upstream flow field is important, such as a turbine flowmeter. At the same time, the system can be prevented from being damaged by the heat shrinkage of the metal due to the vibration and heat transfer of the pipe, and the corrugated pipe can be protected against the rapid vaporization of the cryogenic liquid fluid.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 유동장 확보를 위한 초저온용 주름관에 따르면, 주름관 내부에 직관부를 두어 유동장을 확보함과 동시에 액체질소나 액체산소 등의 초저온 환경에서 열수축에 의한 구조물파손을 방지할 수 있다.According to the cryogenic corrugated pipe for securing the flow field of the present invention configured as described above, by placing a straight pipe portion inside the corrugated pipe to secure the flow field and at the same time it can prevent the structure damage by heat shrinkage in the cryogenic environment, such as liquid nitrogen or liquid oxygen.
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