KR100615499B1

KR100615499B1 - 가요성 라인 파이프

Info

Publication number: KR100615499B1
Application number: KR1019990014545A
Authority: KR
Inventors: 클라우스쉬플
Original assignee: 넥쌍
Priority date: 1998-04-23
Filing date: 1999-04-22
Publication date: 2006-08-25
Also published as: DE59912849D1; NO991930D0; JPH11325327A; EP0952382A3; DE19818167A1; EP0952382A2; EP0952382B1; NO991930L; NO327887B1; KR19990083416A; US6186181B1

Abstract

내측의 주름진 금속 튜브(4)와, 내측 튜브(4)로부터 일정 거리에 위치하는 외측의 주름진 금속 튜브(5)와, 내측 및 외측 금속 튜브 사이의 단열 재료 및 스페이서를 포함하며 대기압보다 낮은 압력이 튜브들 사이의 고리 형상의 간격(6) 내에 분포하는 가요성 라인 파이프에 있어서, 스페이서는 내측 튜브에 접촉해서 대향 방향으로 싸여 있는 강화 섬유 플라스틱으로 만들어진 두 개의 코드(cord: 7, 8)를 포함한다. 단열 재료(9)는 플리스(fleece) 재료이고, 고리 형상의 간격 내의 압력은 10^-3mbar 내지 10^-1mbar이다.

내측 튜브, 외측 튜브, 단열 재료, 코드, 스페이서

Description

가요성 라인 파이프 {FLEXIBLE LINE PIPE}

도1 및 도2는 본 발명의 예시적인 실시예의 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

4 : 내측 튜브

5 : 외측 튜브

7 : 내측 코드

8 : 외측 코드

9 : 단열 재료

본 발명은 청구항1의 도입부에서 설명되는 가요성 라인 파이프에 관한 것이다.

초저온-냉각 액화 천연 가스를 공급 선박에서 이송 선박으로 하역하기 위해, 가요성을 가지며 대략 -160℃의 온도에서 양호한 단열 특성을 갖는 단열 라인 파이프가 필요하다.

독일 특허 공개 제25 29 259호는 하나 또는 그 이상의 단열 파이프 라인이 지지 케이블에 평행하게 위치되는, 대양에 떠 있는 두 개의 이동가능한 물체 사이에 액상의 또는 기상의 냉각된 매체의 이송을 위한 라인 파이프를 설명한다. 파이프 라인이 두 개의 물체를 상호 연결시키는 것을 보장하는 질량체 부품은 지지 케이블에 부착된다. 이러한 경우에 있어서, 단열 파이프 라인은 폴리우레탄 포옴(foam)의 단열 층이 사이에 있는, 두 개의 동심의 주름진 금속 튜브로 구성된다.

이러한 유형의 튜브가 복잡하고 고가인 사실을 제외하더라도, 단열 재료로 사용된 폴리우레탄 포옴은 -120℃ 이하의 온도에서 취성이 되어 튜브 시스템이 만곡될 때 부서지고, 이에 의해 단열 특성의 주요한 부분을 상실한다는 사실이 알려져 있다.

미국 특허 제4,984,605호는 단열 층이 사이에 있는 두 개의 동심의 주름진 금속 튜브로 구성된, 초저온-냉각 매체를 위한 파이프 라인을 설명한다. 나선형 스페이서는 내측 튜브 상에 위치하고, 초단열 층은 스페이서 주위에 싸여 있어서 고리 형상의 간격이 초단열 층과 내측 튜브 사이에 유지된다. "초단열(super-insulation)"이라는 용어는 기술 분야에서 금속 막과 플리스 막의 층이 교대로 구성된 구조물을 표시하는 데 사용된다. 고리 형상의 간격의 목적은 특히 긴 관로 또는 파이프 라인에 있어서, 방출 공정(evacuation process)을 가속화하기 위한 것이다.

종래 기술의 라인 파이프는 액체 질소, 헬륨 및 산소를 이송하는 데 사용된다. 대책이 마련되었음에도 불구하고, 필요한 높은 방출 수준 때문에 방출 공정이 어렵고 시간이 오래 걸리기 때문에, 제조 비용이 매우 고가이다.

따라서, 본 발명의 목적은 가요성을 가지며 긴 길이로 제조될 수 있고, 또한 단열 특성의 어떠한 손실도 없이 -100℃ 이하의 온도에서 사용될 수 있는 라인 파이프를 제작하는 것이다.

본 발명은 이러한 목적이 청구항1의 특징 부분에 개시된 특징에 의해 달성된다는 것을 제시한다.

본 발명의 본질적인 장점은 코드들 사이의 접촉이 본질적으로 점 접촉이고, 또한 선택된 재료는 파이핑 시스템이 만곡될 때 안정되도록 하며 높은 진동 피로 한도를 갖기 때문에, 대향 방향으로 싸여 있는 코드가 양호한 단열을 제공한다는 것이다.

스트립의 형상으로 사용되는 플리스 재료는 내측 및 외측 튜브 사이의 공간의 90%까지 충전되고, 이 결과 공간의 충전재에 의해서 대류에 의한 열 전달이 감소되기 때문에, 진공이 10^-1mbar 내지 10^-3mbar 사이의 값으로 설정될 수 있다. 본 발명에 의해 청구된 파이핑 시스템으로 전달되는 열의 양은 초단열 막을 사용하는 종래의 고진공 단열보다는 높고, 포옴 단열 시스템보다는 낮다.

본 발명에 의해 청구되는 라인 파이프의 비용은 종래의 고진공 단열을 구비한 파이프의 비용보다는 현저하게 낮고, 포옴 단열보다는 단지 약간 높을 뿐이다.

본 발명의 부가적인 장점들은 하위 청구항에서 설명된다.

도1은 확실하게 닻을 내리고 공급 선박으로 작용하는 선박(1)을 도시한다. 공급 선박(1)에 의해 천연 가스는 통상 기체의 형태로 이송되고, 온도를 낮춤으로써 액화 천연 가스로 변환된다. 천연 가스를 액화시키는 것은 본질적으로 이송 기술과 안전의 이유 때문이다. 액화 천연 가스는 이송 선박(2)에 의해 사용될 장소로 이송된다.

깊은 바다에서도 이송 선박에 적재할 수 있도록 하기 위해서는, 선박(1, 2)들 사이의 연결 라인(3)은 선박(1, 2)들의 상대 이동 방향에 따라 이동할 수 있어야 한다. 연결 라인(3)은 또한 매우 양호하게 단열되어야 한다.

도2는 도1에 도시된 유형에 적용된 연결 라인(3)으로 사용되는, 본 발명에 의해 청구되는 라인 파이프의 측단면을 도시한다.

라인 파이프는 내측 튜브(4)와, 내측 튜브(4)에 동심으로 위치된 외측 튜브(5)로 구성된다. 도면 부호 6은 튜브(4, 5)들 사이의 고리 형상의 간격을 지시한다. 소금물에 견디는 침식 방지 플라스틱으로 만들어진 (도시되지 않은) 외측 재킷은 또한 외측 튜브(5) 위에 위치될 수 있다.

튜브(4, 5)는 금속, 양호하게는 스테인레스강으로 만들어진 종방향으로 용접된 튜브이고, 튜브 시스템에 가요성을 주는 고리 형상 또는 나선형 주름을 구비한다. 이러한 튜브는 매우 긴 길이로 제조될 수 있고, 전기 케이블처럼 케이블 드럼 상에 감겨서 사용될 장소로 이송될 수 있다. 튜브(4, 5)들 사이의 거리는 내측 튜브(4)의 주위에 싸여 있는 제1 코드(7)와, 내측 코드(7)의 상부 상에 대향 방향으로 싸여 있는 제2 코드(8)로 구성된 스페이서에 의해 유지된다. 코드(7, 8)들은 양호하게 강화 섬유 폴리에스테르로 만들어진 원형 코드이다. 제1 코드(7)는 상대 적으로 짧은 꼬임 길이로 싸여 있다. 제2 코드(8)는 제1 코드(7)보다 긴 꼬임 길이로 싸여 있다. 코드(7 ,8)들 사이에 교차점이 거의 없기 때문에, 튜브(4, 5)들 사이에 전도되는 열의 양이 극히 작다. 코드(7, 8)들이 원형의 코드이기 때문에, 코드들 사이의 접촉은 단지 점 접촉의 형태이다.

튜브(4, 5)들과 감긴 코드(7, 8)들 사이의 공간은 플리스 재료로 만들어진 다수의 스트립(9)의 층으로 대략 90%가 충전된다. 플리스 재료는 본질적으로 낮은 열 전도 계수를 갖는다. 고리 형상의 간격이 플리스 재료에 의해 채워져 있기 때문에, 대류 또한 방지된다.

라인 파이프가 사용될 때, 고리 형상의 간격은 10^-1mbar 내지 10^-3mbar의 진공을 포함한다. 진공은 긴 튜브의 양쪽 단부 상에 내압 시일(seal)을 형성하고 라인 파이프가 사용될 장소의 선박(1, 2)에 부착된 결합구에 라인 파이프를 연결시킴으로써, 예를 들어, 공장에서 생산될 수 있다. 파이프 선은 개개의 부품이 연결되어 방출 공정이 수행되는 장소로, 개별적으로 이송될 수도 있다.

라인 파이프가 바닷물보다 가볍기 때문에, 천연 가스가 충전된 때라도 하중체 부품이 라인 파이프가 현수 곡선의 형태로 선박(1, 2)을 연결하도록 도시되지 않은 방법으로 라인 파이프에 부착된다.

예를 들면, 본 발명에 의해 개시된 라인 파이프의 치수는 다음과 같다.

외측 튜브의 외경 298mm

외측 튜브의 내경 264mm

내측 튜브의 외경 220mm

내측 튜브의 내경 198mm

코드의 직경 8mm

내측 코드의 꼬임 길이 100mm

외측 코드의 꼬임 길이 200mm

외측 튜브의 벽 두께 1.6mm

내측 튜브의 벽 두께 1.2mm
상기한 바와 같이, 양호하게는 내측 튜브(4)와 외측 튜브(5) 사이의 간격(6)은 외측 튜브(5)의 외경의 3% 내지 10%에 이른다.
또한, 양호하게는 내측 코드는 내측 튜브(4)와 외측 튜브(5) 사이의 거리의 3 내지 20배의 꼬임 길이로 내측 튜브의 주위에 싸여 있다.

전술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 가요성 라인 파이프는 제조 비용이 저렴하고, 상대 이동을 하는 두 위치 사이에 연결이 가능하며, -100℃ 이하의 온도에서도 양호한 단열 특성을 유지할 수 있다.

Claims

내측의 주름진 금속 튜브와, 내측 튜브로부터 일정 거리에 위치하는 외측의 주름진 금속 튜브와, 내측 및 외측 금속 튜브 사이의 단열 재료 및 스페이서를 포함하며 대기압보다 낮은 압력이 튜브들 사이의 고리 형상의 간격 내에 분포하는 가요성 라인 파이프에 있어서,

상기 스페이서는 대향 감김 방향으로 상기 내측 튜브(4)의 주위에 싸여 있는 강화 섬유 플라스틱으로 만들어진 두 개의 코드(7, 8)를 포함하고,

상기 단열 재료는 플리스 재료이고,

상기 압력은 10^-3mbar 내지 10^-1mbar 인 것을 특징으로 하는 가요성 라인 파이프.
제1항에 있어서, 내측 튜브(4)와 외측 튜브(5)는 모두 스테인레스강으로 만들어진 것을 특징으로 하는 가요성 라인 파이프.
제1항에 있어서, 코드(7, 8)는 강화 유리섬유 플라스틱, 양호하게는 강화 유리섬유 폴리에스테르 또는 에폭시를 포함하는 것을 특징으로 하는 가요성 라인 파이프.
제1항에 있어서, 코드(7, 8)는 원형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 가요성 라인 파이프.
제1항에 있어서, 단열 재료(9)는 내측 튜브(4) 주위에 싸여 있는 플리스 재료의 스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는 가요성 라인 파이프.
제1항에 있어서, 고리 형상의 간격(6)은 단열 재료(9)로 70% 내지 95%가 충전된 것을 특징으로 하는 가요성 라인 파이프.
제1항에 있어서, 내측 튜브(4)와 외측 튜브(5) 사이의 간격(6)은 외측 튜브(5)의 외경의 3% 내지 10%에 이르는 것을 특징으로 하는 가요성 라인 파이프.
제1항에 있어서, 내측 코드는 내측 튜브(4)와 외측 튜브(5) 사이의 거리의 3 내지 20배의 꼬임 길이로 내측 튜브의 주위에 싸여 있는 것을 특징으로 하는 가요성 라인 파이프.
제1항에 있어서, 외측 코드(8)는 내측 코드(7)의 꼬임 길이의 두배의 꼬임 길이로 내측 튜브(4)의 주위에 싸여 있는 것을 특징으로 하는 가요성 라인 파이프.