KR100766309B1 - 성형용 멤브레인 탑재대가 연결된 액화천연가스 저장탱크용멤브레인 성형장치 - Google Patents

성형용 멤브레인 탑재대가 연결된 액화천연가스 저장탱크용멤브레인 성형장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인에 주름부를 성형함에 있어, 멤브레인 이송장치의 일부인 성형용 멤브레인 탑재대가 성형 장치의 일부인 하부금형과 연동하여 움직이도록 하여 멤브레인의 성형시 하부금형과 멤브레인 탑재대의 다른 위치로 인하여 발생되는 멤브레인의 불량을 방지할 수 있는 성형용 멤브레인 탑재대가 연결된 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 성형장치에 관한 것이다.
액화천연가스 저장탱크, 멤브레인, 탑재대, 이송장치, 힌지바

Description

성형용 멤브레인 탑재대가 연결된 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 성형장치{FORMING MACHINE OF MEMBRANE FOR LNG STORAGE TANK COUPLED CONNECTED WITH SUPPORT BAR}
도 1은 종래의 기술에 의한 액화천연가스 저장탱크용 플랫 멤브레인의 사시도,
도 2는 본 발명에 의한 실시례의 주요부를 도시한 사시도,
도 3은 도 2에서 본 발명과 관련된 부분만을 추출하여 도시한 사시도,
도 4a 내지 도 4c는 도 3의 실시례가 작동하는 상태를 연속적으로 보이는 작동 개념도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 멤브레인
110 : 상부 금형 120a, 120b : 스트리퍼
210 : 좌측 하부금형 220 : 우측 하부금형
310 : 성형용 멤브레인 탑재대 320 : 기둥
330 : 힌지바
본 발명은 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인에 주름부를 성형함에 있어서, 멤브레인 이송장치의 일부인 성형용 멤브레인 탑재대가 성형 장치의 일부인 하부금형과 연동하여 움직이도록 하여 멤브레인의 성형시 하부금형과 멤브레인 탑재대의 다른 위치로 인하여 발생되는 멤브레인의 불량을 방지할 수 있는 성형용 멤브레인 탑재대가 연결된 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 성형장치에 관한 것이다.
일반적으로 천연가스는 대기압에서 영하 162℃의 온도에 이르게 되면 액체상태를 유지하므로, 단열기능을 가진 저장탱크에 액체상태로 저장할 수 있다. 액화천연가스 저장탱크의 저장구조는 열전달을 효과적으로 차단하는 재료와 액화천연가스 밀봉기능을 가지는 멤브레인으로 구성된다. 멤브레인을 구성하는 금속재료는 저온취성에 강한 재질이 사용된다. 멤브레인은 액화천연가스를 저장탱크내에 주입시 또는 제거시 발생하는 온도와 하중의 변화에 대응하여 팽창 및 수축을 할 수 있도록 설계 및 제작된다.
멤브레인(membrane)은 0.5~1.2mm정도의 두께를 가진 얇은 막으로 이루어진다.
액화천연가스 저장탱크에 사용되는 멤브레인에는 열팽창 및 열수축에 대한 열신축 대책으로 주름부가 형성된 TECHNIGAZ방식과, 인바(INVAR)의 특성을 이용하여 평탄한 멤브레인을 채택한 GAZTRANSPORT방식이 널리 알려져 있다.
본 발명은 주름부가 형성된 멤브레인인 TECHNIGAZ 방식이 적용된 멤브레인을 제작하는 장치에 관한 것이다.
도 1은 종래의 기술에 의한 액화천연가스 저장탱크용 플랫 멤브레인의 사시도이다.
플랫 멤브레인(FLAT MEMBRANE)은 액화천연가스 저장탱크의 내벽에 설치되는 시트(SHEET) 형상의 멤브레인을 말한다.
플랫 멤브레인은 시트 형상의 평판 멤브레인에 대주름부(LC : large corrugation, 10)가 평행하게 복수로 형성되며, 또한 대주름부(10)와 직교하면서 소주름부(SC : small corrugation, 20)가 평행하게 복수로 형성되어 있다.
또한 대주름부(10)와 소주름부(20)가 교차하는 부위에서는 응력 집중을 방지하기 위한 형상을 가진 교차부(30)가 형성되어 있다.
통상적으로 멤브레인(1)의 주름부 형성은 대주름부(10)를 먼저 성형한 후 다음으로 소주름부(20)를 성형하게 된다.
또한 대주름부(10)와 소주름부(20)는 멤브레인(1) 자체에 대하여 평행 또는 직각인 상태를 유지하여야 한다.
만일 대주름부(10)를 성형할 때 대주름부(10)가 멤브레인(1)에 대하여 반듯 한 상태를 유지하지 못하다면 이는 제품의 불량으로 연결된다.
본 발명은 상기와 같은 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인에 주름부를 성형함에 있어, 멤브레인 이송장치의 일부인 성형용 멤브레인 탑재대가 성형 장치의 일부인 하부금형과 연동하여 움직이도록 하여 멤브레인의 성형시 하부금형과 멤브레인 탑재대의 다른 위치로 인하여 발생되는 멤브레인의 불량을 방지할 수 있는 성형용 멤브레인 탑재대가 연결된 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 성형장치에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인에 주름부를 성형하기 위하여, 본체, 상기 본체에 마련되어 그 하부에 멤브레인의 주름부에 대응하는 형상을 가진 돌출부가 형성되며 상하로 구동하는 주름부 형성용 상부금형, 상기 본체에 마련되어 멤브레인의 주름부 성형시 주름부 주변의 멤브레인 상부를 지지하게 되는 스트리퍼, 상기 본체에 마련되어 그 상부에 멤브레인의 주름부에 대응하는 형상을 가진 함몰부와 멤브레인의 주름부 주변에 대응하는 형상을 가진 평탄부가 형성되며 경사상으로 구동하는 주름부 형성용 좌측 하부금형과 주름부 형성용 우측 하부금형을 포함하여 이루어지는 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 성형 장치에 있어서 ; 멤브레인의 성형시에 상기 멤브레인을 지지하기 위한 성형용 멤브레인 탑재대의 좌측단부가 상기 주름부 형성용 우측 하부금형에 연결되며, 상기 성형용 멤브레인 탑재대의 우측단부에 상기 주름부 형성용 우측 하부금형의 경사상 구동에 대응하여 상기 성형용 멤브레인 탑재대의 타단에 경사상 이동을 허용하기 위한 경사상 이동 허용부가 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기에 있어서, 상기 경사상 이동 허용부는, 지면에 고정되는 기둥과, 일단이 상기 기둥의 상부에 힌지 연결되며 타단이 상기 성형용 멤브레인 탑재대의 우측단부에 힌지 연결되는 힌지바로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 성형용 멤브레인 탑재대는 평행하게 마련되는 적어도 둘 이상의 바 형태의 탑재대로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 성형용 멤브레인 탑재대는 멤브레인을 이송하기 위한 멤브레인 이송 장치의 일부인 것일 수 있다.
본 발명에 의한 실시례의 구성과 작용을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 의한 실시례의 주요부를 도시한 사시도이며, 도 3은 도 2에서 본 발명과 관련된 부분만을 추출하여 도시한 사시도이며, 도 4a 내지 도 4c는 도 3의 실시례가 작동하는 상태를 연속적으로 보이는 작동 개념도이다.
먼저 통상적인 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 성형장치의 금형들의 작동을 설명한다. 본 금형들의 동작에 대한 설명은 도 4를 참고하여 이해될 수 있다. 도 4에서 금형들의 동작은 통상적인 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 성형장치의 동작과 동일하다.
멤브레인 성형장치는 성형되는 멤브레인(1)을 기준으로 그 상부에 주름부 형성용 상부금형(110)과 상부금형(110)의 양측에 위치하는 스트리퍼(120a, 120b)가 마련되며, 그 하부에 좌측 하부금형(210)과 우측 하부금형(220)이 마련된다.
이와 같은 상부금형(110)과 스트리퍼(120), 좌우측 하부금형(210, 220)은 모두 성형장치 본체에 마련되어 각각 동작하게 된다.
주름부 형성용 상부금형(110)은 그 하부에 멤브레인(1)의 주름부에 대응하는 형상을 가진 돌출부가 형성되며, 주름부 성형시 하부로 구동하여 주름부를 성형한 후 상부로 구동하여 원래의 위치로 복귀한다.
스트리퍼(120)는 멤브레인(1)의 주름부가 성형될 때 주름부 주변을 지지하기 위한 것으로서, 멤브레인(1)의 주름부 성형시 스트리퍼(120a)는 하부로 내려온 후 좌측 하부금형(210)과 맞물리며, 스트리퍼(120b)는 하부로 내려온 후 우측 하부금형(220)과 맞물리게 된다. 즉 각각의 스트리퍼(120a, 120b)는 하부로 이동하여 멤브레인(1)을 사이에 두고 각각의 하부금형(210,220)과 맞물린 후 하부금형(210,220)의 동작에 대응하여 함께 이동하게 된다. 이후 스트리퍼(120)는 상부로 이동하면서 탄성력에 의하여 원래의 위치로 복귀한다.
주름부 형성용 좌측 하부금형(210)과 주름부 형성용 우측 하부금형(220)은 서로 대칭으로 마련되며 또한 서로 대칭으로 구동된다.
좌측 하부금형(210) 및 우측 하부금형(220)은 그 상부에 멤브레인의 주름부에 대응하는 형상을 가진 함몰부(211,221)와 멤브레인의 주름부 주변에 대응하는 형상을 가진 평탄부(212,222)가 형성된다.
따라서 함몰부(211,221)는 상부금형(110)과 대응되며, 평탄부(212,222)는 스트리퍼(120a, 120b)와 대응된다.
또한 좌측 하부금형(210) 및 우측 하부금형(220)은 주름부 성형시 경사상으로 구동한다. 엄밀하게는 좌측 하부금형(210)과 우측 하부금형(220)은 원호상 이동을 하게 된다.
결과적으로 이러한 성형 과정에 의하여 하부금형(210, 220)에 탑재되는 멤브레인(1)은 그 주름부 성형시 하부로 이동을 하게 되며, 또한 멤브레인(1)의 양단은 주름부가 돌출되는 정도에 대응하여 그 주름부 성형시 내측으로 이동하는 것이 바람직하다.
즉 멤브레인(1)의 양단은 그 주름부 성형시 각각 좌측 하부금형(210)과 우측 하부금형(220)과 동일한 이동 궤적을 그리면서 경사상으로 이동하는 것이 바람직하다.
물론 주름부 성형이 완료되면 멤브레인(1)의 양단은 하부금형(210, 220)들의 상부 이동과 함께 상부로 그대로 올라올 뿐 다시 확장되거나 하지 않는다.
이와 같은 금형들의 전체적인 구조와 동작 과정은 본 출원인에 의하여 종래부터 사용된 방식이나, 다른 멤브레인 제작업체에서는 어떠한 금형의 동작 방식과 구조를 가지고 있는지는 확인되지 않은 것이다. 그러나 금형들을 이와 같이 동작시키기 위한 세부적인 구조는 여러가지 형태로 제안될 수 있으며, 이러한 세부적이 구조는 본 멤브레인 제작업에 종사하는 기술자라면 매우 용이하게 그 구조를 도출 할 수 있을 것이라 이해된다.
한편, 멤브레인(1)에 연속적으로 주름부(10, 20)를 성형하기 위하여는 멤브레인 이송 장치가 마련되는 것이 바람직하다.
멤브레인 이송 장치가 없는 경우, 즉 멤브레인에 주름부를 성형한 후 그다음 주름부를 성형하기 위하여 멤브레인을 이송장치 없이 인력으로 이동시키는 경우에도, 특히 소주름부(20)의 성형시에는 성형되는 멤브레인의 나머지 부분을 지지하기 위한 성형용 멤브레인 탑재대(310)가 필요하게 된다.
즉, 성형용 멤브레인 탑재대(310)는 그 길이가 매우 긴 멤브레인의 경우 소주름부 성형시 나머지 부분이 처지는 것을 방지하기 위한 목적에서라도 성형용 멤브레인 탑재대(310)가 필요하게 된다. 도 1에 도시된 바와 같이 소주름부를 기준으로 할 경우 멤브레인은 길이가 매우 길어 처짐이 발생하게 된다. 물론 대주름부 성형의 경우에는 대주름부를 기준으로 한 멤브레인의 길이는 그리 길지 않기 때문에 처짐의 문제가 그리 크지 않기 때문에 성형용 멤브레인 탑재대가 불필요할 수 있다.
멤브레인 이송장치는 도 2에 도시된 바와 같이 크게 성형용 멤브레인 탑재대(310)와 이송용 멤브레인 탑재대(400)로 이루어질 수 있다.
성형용 멤브레인 탑재대(310)는 멤브레인이 성형될 때 처짐이 일어나는 멤브레인의 나머지 부분을 지지하기 위한 것이며, 이송용 멤브레인 탑재대(400)는 멤브레인에서 하나의 주름부 성형이 완료되면 멤브레인(1)을 좌측으로 전진 이송시켜 다음 주름부가 성형될 수 있도록 하기 위한 것이다.
이송용 멤브레인 탑재대(400)는, 멤브레인(1)을 상부로 올린 후(이미 성형된 주름부와 하부금형과의 간섭을 피하기 위하여) 멤브레인(1)을 좌측으로 한 스텝 전진 이송시킨 후 하부로 내려와서 한번의 이송 동작을 완료하게 되며, 이송용 멤브레인 탑재대(400)가 하부로 내려오면 멤브레인(1)은 성형용 멤브레인 탑재대(310)에 지지되게 되며, 이후 성형 장치가 작동하여 주름부를 성형하게 된다.
이송용 멤브레인 탑재대(400)가 멤브레인을 전진 이송시키는 방식은, 여러가지 방식이 제시될 수 있으며, 이는 본 발명의 요지가 아니다.
본 실시례에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 성형용 멤브레인 탑재대(310)는 평행하게 마련되는 두개의 바 형태의 탑재대로 구성되도록 하였다. 물론 3 이상의 바 형태의 탑재대로 구성할 수도 있다.
한편, 성형용 멤브레인 탑재대(310)의 좌측단부는 우측 하부금형(220)에 고정 연결되며, 또한 성형용 멤브레인 탑재대(310)의 우측단부는 지면에 고정되는 기둥(320)에 힌지 연결된다.
이와 같이 성형용 멤브레인 탑재대(310)의 우측단부를 기둥(320)에 힌지 연결하는 구조는, 주름부 형성용 우측 하부금형(220)의 경사상 구동에 대응하여 성형용 멤브레인 탑재대(310)의 우측단부가 이에 대응하는 경사상 이동을 할 수 있도록 그 이동을 허용하기 위한 경사상 이동 허용부에 해당한다.
경사상 이동 허용부는 이러한 방식 이외에도 다른 방식이 사용될 수 있지만, 본 실시례는 그 구조가 매우 간단하면서도 동시에 성형용 멤브레인 탑재대(310)가 주름부 형성용 우측 하부금형(220)과 쉽게 연동하여 이동될 수 있도록 한다.
성형용 멤브레인 탑재대(310)의 우측단부와 기둥(320)을 힌지 연결하기 위하여 그 사이에 힌지바(330)가 마련된다.
따라서 성형용 멤브레인 탑재대(310)는 전체적으로 우측 하부금형(220)과 동일하거나 거의 흡사한 이동 경로를 가질 수 있다.
즉, 우측 하부금형(220)이 좌측 하부로 경사지게 이동하면 힌지바(330)가 반시계방향으로 회전하면서 성형용 멤브레인 탑재대(310)가 좌측 하부로 경사지게 이동된다.
이러한 성형장치의 동작을 도 4a 내지 도 4c를 이용하여 설명한다.
도 4a는 멤브레인(1)이 하부금형(210, 220)에 탑재되어 있는 상태이다.
물론 본 출원인의 작업 공정에 의하면 멤브레인(1)에는 도 2에 도시된 바와 같이 이미 대주름부(10) 형성은 완료되어 있는 상태이며, 소주름부(20)가 성형될 예정이다.
도 4b는 각각의 금형들이 동작하여 멤브레인(1)에 소주름부(20)를 성형하는 상태를 도시한 것이다. 각각의 금형들이 동작하여 멤브레인(1)의 소주름부(20)가 성형된다. 이러한 금형들의 동작은 앞서 이미 설명한 바와 동일하다.
이때 우측 하부금형(220)의 경사상 이동에 대응하여 힌지바(330)가 반시계방향으로 회전하면서 성형용 멤브레인 탑재대(310)는 우측 하부금형(220)과 동일하거 나 거의 동일한 이동경로를 가지게 되며, 이에 의하여 성형용 멤브레인 탑재대(310)에 탑재된 멤브레인(1)의 부위와 주름부가 성형되는 부위는 동일한 높이를 가지게 되어, 주름부 성형시 높이 차이로 인한 불량 발생이 감소한다.
만일 성형용 멤브레인 탑재대(310)가 아무런 이동을 하지 않는다면 이는 주름부 성형과 높이 차이로 인한 과도한 응력의 집중으로 제품 불량으로 연결될 가능성이 매우 크다.
물론 성형용 멤브레인 탑재대(310)의 이동 궤적을 하부금형(220)의 이동 궤적과 일치시키기 위하여 성형용 멤브레인 탑재대(310)를 하부금형(220)으로부터 독립시켜서 별도로 제어하도록 할 수도 있지만, 본 출원인이 직접 시도한 바에 의하면, 이러한 방법은 장치들을 매우 복잡하게 구성하여야만 실질적으로 동일한 궤적을 그릴 수 있으므로 대량생산에 장기적으로 적용하기에는 무리라고 판단된다.
도 4c는 멤브레인(1)의 주름부 성형이 완료되어 각 금형들이 원래의 위치로 복귀한 상태를 도시한 것이다.
이후 이송용 멤브레인 탑재대(400)가 구동하거나 혹은 수작업으로 멤브레인(1)을 다음 주름부가 성형될 위치로 이동시킨 후, 다시 도 4a 내지 도 4c의 과정을 반복하게 된다.
상기의 실시례는 본 발명의 바람직한 실시례일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상은 당업자에 의하여 다양하게 변형 내지 조정되어 실시될 수 있다. 이러한 변형 내지 조정이 본 발명의 기술적 사상을 이용한다면 이는 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
상기와 같이 본 발명은 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인에 주름부를 성형함에 있어, 멤브레인 이송장치의 일부인 성형용 멤브레인 탑재대가 성형 장치의 일부인 하부금형과 연동하여 움직이도록 하여 멤브레인의 성형시 하부금형과 멤브레인 탑재대의 다른 위치로 인하여 발생되는 멤브레인의 불량을 방지할 수 있는 성형용 멤브레인 탑재대가 연결된 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 성형장치를 제공할 수 있다.

Claims (4)

  1. 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인(1)에 주름부를 성형하기 위하여, 본체, 상기 본체에 마련되어 그 하부에 멤브레인의 주름부에 대응하는 형상을 가진 돌출부가 형성되며 상하로 구동하는 주름부 형성용 상부금형(110), 상기 본체에 마련되어 멤브레인의 주름부 성형시 주름부 주변의 멤브레인 상부를 지지하게 되는 스트리퍼(120), 상기 본체에 마련되어 그 상부에 멤브레인의 주름부에 대응하는 형상을 가진 함몰부와 멤브레인의 주름부 주변에 대응하는 형상을 가진 평탄부가 형성되며 경사상으로 구동하는 주름부 형성용 좌측 하부금형(210)과 주름부 형성용 우측 하부금형(220)을 포함하여 이루어지는 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 성형 장치에 있어서 ;
    멤브레인의 성형시에 상기 멤브레인을 지지하기 위한 성형용 멤브레인 탑재대(310)의 좌측단부가 상기 주름부 형성용 우측 하부금형(220)에 연결되며,
    상기 주름부 형성용 우측 하부금형(220)의 경사상 구동에 대응하여 상기 성형용 멤브레인 탑재대(310)의 타단에 경사상 이동을 허용하기 위하여, 지면에 고정되는 기둥(320)과, 일단이 상기 기둥의 상부에 힌지 연결되며 타단이 상기 성형용 멤브레인 탑재대(310)의 우측단부에 힌지 연결되는 힌지바(330)로 이루어지는 경사상 이동 허용부가 상기 성형용 멤브레인 탑재대(310)의 우측단부에 연결되는 것을 특징으로 하는 성형용 멤브레인 탑재대가 연결된 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 성형 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 성형용 멤브레인 탑재대(310)는 평행하게 마련되는 적어도 둘 이상의 바 형태의 탑재대로 이루어지는 것을 특징으로 하는 성형용 멤브레인 탑재대가 연결된 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 성형 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 성형용 멤브레인 탑재대(310)는 멤브레인을 이송하기 위한 멤브레인 이송 장치의 일부인 것을 특징으로 하는 성형용 멤브레인 탑재대가 연결된 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 성형 장치.
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