KR100923981B1 - 액화가스 저장용기의 포트어셈블리 용접구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내조에 저장되는 연료의 무게와 용기 자체의 무게 등이 집중되는 내측연결관과 덮개부재 사이의 결합구조를 개선하여 보강함으로써, 상기 내측연결관과 덮개부재 사이에 발생하는 응력을 분산하여 균열이 발생하지 않고 구조적 안정성이 확보되어 피로수명이 향상되도록 한 액화가스 저장용기의 포트어셈블리 용접구조를 제공한다.

내측연결관, 덮개부재, 필렛용접

Description

액화가스 저장용기의 포트어셈블리 용접구조{Welding Structure for a Port Assembly of Liquefied Gas Vessel}

본 발명은 액화가스 저장용기에 사용되는 포트어셈블리의 용접구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LNG(Liquefied Natural Gas)차량의 구동에 필요한 연료를 공급할 수 있도록 차량에 탑재되는 액화가스 저장용기 등에 장착되어 저장용기의 내부와 외부 사이에서 공기와 연료를 소통시키는 역할을 하는 포트어셈블리의 내부 용접 구조에 관한 기술이다.

도 1은 종래의 액화가스 저장용기(이하, 저장용기로 약술함)의 내부구조를 도시한 것으로서, 외조(500)의 내측에 내조(502)가 위치하며, 내조(502)의 내부에는 감량탱크(520)가 구비되어 있고, 상기 외조(500)에 대한 내조(502)의 위치 고정은 우측의 포트어셈블리(504)와 좌측의 서포트부(506)에 의해 이루어지도록 되어 있으며, 상기 포트어셈블리(504)는 액화가스충전배관(508), 액화가스배출배관(510) 및 벤트배관(512)을 구비하고 있어서, 저장용기의 외부와 내부 사이의 물질 소통이 가능하도록 되어 있다.

즉, 상기 포트어셈블리(504)는 저장용기의 내부와 외부 사이의 연료와 공기 등의 물질의 소통이 가능하도록 하는 출입구의 역할을 함과 아울러, 상기 저장용기를 이루는 내조(502)와 외조(500)를 서로 연결하여 지지하는 구조물의 역할을 함께 수행하도록 된 것이다.

상기 포트어셈블리(504)가 상기 내조(502) 및 외조(500)를 연결하여 지지하는 구조는 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 포트어셈블리(504)의 외측을 이루는 외측연결관(522)은 일단이 상기 내조(502)에 결합되고, 상기 외측연결관(522)의 내측에 위치한 내측연결관(524)은 일단이 상기 외조(500)에 결합되며, 상기 외측연결관(522)과 내측연결관(524)의 타단은 함께 상기 내조(502)의 내측에 위치한 덮개부재(526)에 결합된 구조이다.

물론, 상기 내측연결관(524)의 내측으로는 상기 외조(500)의 외측으로부터 상기 내조(502)의 내측으로 연통되는 다수의 관로를 구비하고 있으나 도면에서는 생략하였다.

상기 내측연결관(524)과 덮개부재(526) 사이의 결합은 도시된 바와 같이 내측연결관(524)의 타단이 덮개부재(526)의 결합홈에 삽입된 상태에서, 상기 내측연결관(524)의 외주와 상기 덮개부재(526) 사이에 형성되는 구석부위를 필렛용접(fillet welding)하여 이루어진 구조이다.

상기와 같은 구조에서, 상기 외조(500)와 내조(502) 사이에 작용하는 상대적인 힘은 상기 내조(502)로부터 외측연결관(522), 덮개부재(526), 내측연결관(524) 을 차례로 통과하여 상기 외조(500)로 전달되고 또한 그 역방향으로의 힘의 전달이 이루어지게 된다.

그런데, 진동시험 등과 같은 데이터에 의하면, 상기한 바와 같은 구조에서는 상기 내조(502)에 저장되는 연료의 무게와 용기 자체의 무게 등이 상기 내측연결관(524)과 상기 덮개부재(526) 사이의 결합부위에 집중적으로 작용하여, 이 부위에서 균열이 발생하는 등의 문제점이 있는 것으로 파악되고 있다.

상기 내측연결관(524)과 덮개부재(526) 사이의 결합부위에 균열이 발생되면, 저장용기의 연료가 누출될 수 있으므로, 이 부위의 적절한 구조적 보강이 필요한 실정이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 필요성에 의하여 안출된 것으로서, 내조에 저장되는 연료의 무게와 용기 자체의 무게 등이 집중되는 내측연결관과 덮개부재 사이의 결합구조를 개선하여 보강함으로써, 상기 내측연결관과 덮개부재 사이에 균열이 발생하지 않고 구조적 안정성이 확보되어 피로수명이 향상되도록 한 액화가스 저장용기의 포트어셈블리 용접구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 액화가스 저장용기의 포트어셈블리 용접구조는

일단이 외조와 연결되는 내측연결관과, 일단이 내조와 연결되는 외측연결관과, 상기 내측연결관과 외측연결관의 타단이 함께 덮개부재에 결합되는 액화가스 저장용기의 포트어셈블리 용접구조에 있어서,

상기 덮개부재에는 상기 내측연결관 두께의 1.5배 이상의 길이로 돌출되어, 상기 내측연결관의 내부로 삽입되는 삽입부와, 상기 삽입부가 끼워진 상기 내측연결관의 단부에 맞대어지도록 상기 삽입부보다 두꺼운 두께를 갖는 대응부를 함께 구비한 돌출원주가 단일몸체로 형성되고;

상기 내측연결관은 상기 돌출원주의 삽입부 외측에 삽입되고 단부가 상기 대응부에 맞대어져 용접 공간을 형성하고, 상기 용접 공간은 용접 비드를 형성하는 것을 특징으로 한다.

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상기 대응부의 돌출길이는 상기 내측연결관 두께의 1배 이상이다.

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또한, 본 발명 액화가스 저장용기의 포트어셈블리 용접구조는

일단이 외조와 연결되는 내측연결관과, 일단이 내조와 연결되는 외측연결관과, 상기 내측연결관과 외측연결관의 타단이 함께 덮개부재에 연결되는 액화가스 저장용기의 포트어셈블리 용접구조에 있어서,

상기 내측연결관과 상기 덮개부재 사이는 상기 내측연결관의 두께 보다 2배 이상 두껍고, 양쪽이 모두 용접되는 매개관을 통해 서로 연결되며;

서로 맞대어진 상기 내측연결관과 매개관의 연결부위 내측에는 배킹재가 구비되어, 공기가 차단된 상태에서 상기 내측연결관과 매개관이 맞대기 용접으로 용접되고;

상기 매개관과 상기 덮개부재의 용접은 상기 덮개부재에 형성된 결합홈에 상기 매개관의 단부가 삽입된 상태에서, 상기 매개관의 외주면과 상기 덮개부재 사이에 형성되는 구석부위가 필렛용접으로 결합되는 것을 특징으로 한다.

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본 발명은 내조에 저장되는 연료의 무게와 용기 자체의 무게 등이 집중되는 내측연결관과 덮개부재 사이의 결합구조를 개선하여 보강함으로써, 상기 내측연결관과 덮개부재 사이에 발생하는 응력을 분산하여 균열이 발생하지 않고 구조적 안정성이 확보되어 피로수명이 향상되도록 한 액화가스 저장용기의 포트어셈블리 용접구조를 제공한다.

본 발명의 제1실시예는 일단이 외조와 연결되는 내측연결관(1)과, 일단이 내조와 연결되는 외측연결관과, 상기 내측연결관(1)과 외측연결관의 타단이 함께 덮개부재(3)에 결합되는 액화가스 저장용기의 포트어셈블리 용접구조에 있어서, 상기 덮개부재(3)와 내측연결관(1) 사이의 결합구조를 도 3과 같이 구성한 것이다.

도 3을 참조하면, 상기 덮개부재(3)에는 상기 내측연결관(1)을 향하여 돌출되며, 상기 내측연결관(1)의 내부로 삽입되는 삽입부(5)와 상기 내측연결관(1)의 단부에 맞대어지는 대응부(7)를 함께 구비한 돌출원주(9)가 단일몸체로 형성되고;

상기 내측연결관(1)은 상기 돌출원주(9)의 삽입부(5) 외측에 삽입되고 단부가 상기 대응부(7)에 맞대어진 상태로 용접되는 구조를 가지고 있다.

여기서, 상기 삽입부(5)는 상기 내측연결관(1)의 내부에 압입되고, 상기 삽입부(5)가 상기 내측연결관(1)의 내부에 삽입된 길이는 상기 내측연결관(1) 두께의 1.5배 이상으로 설정되었다.

이는 상기 삽입부(5)가 스테인리스강 용접 시 불활성분위기 상태에서 산소의 접촉을 방지하여 우수한 용접 품질을 얻도록 하는 역할을 한다.

결과적으로 상기와 같이 구조를 변경함으로 용접품질을 우수하게 하고 종래에 비하여 보다 강한 구조적 안정성을 제공하게 되어 피로 내구성이 향상되게 된다.

한편, 본 실시예에서, 상기 대응부(7)의 돌출길이는 상기 내측연결관(1) 두께의 1배 이상이고, 상기 대응부(7)의 외경은 상기 내측연결관(1)과 동일하며, 상기 대응부(7)의 내경은 상기 삽입부(5)의 내경과 동일하게 형성되어 있다.

이는 상기 돌출원주(9)를 용이하게 형성하면서, 상기 대응부(7)의 돌출길이를 내측연결관(1) 두께의 1배 이상으로 크게 확보함으로써, 상기 내측연결관(1)에 비해서 단면적이 급격히 증가하게 되는 덮개부재(3)와 상기 내측연결관(1) 사이에 발생되는 변형을 상기 대응부(7)가 탄성변형으로 흡수할 수 있도록 하여, 상기 내측연결관(1)과 대응부(7) 사이의 용접부위에 직접적인 큰 변형이 발생하지 않도록 함으로써, 역시 구조적 안정성 향상으로 인한 피로 강도의 증가라는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명의 제2실시예를 도시하고 있는 바, 일단이 외조와 연결되는 내측연결관(1)과, 일단이 내조와 연결되는 외측연결관과, 상기 내측연결관(1)과 외측연결관의 타단이 함께 덮개부재(3)에 연결되는 액화가스 저장용기의 포트어셈블리 용접구조에 있어서,

상기 내측연결관(1)은 상기 내측연결관(1)의 두께 보다 2배 이상 두꺼운 매개관(11)을 통해 상기 덮개부재(3)에 연결되고;

상기 내측연결관(1)과 매개관(11) 사이는 맞대기 용접으로 용접되고;

상기 매개관(11)과 상기 덮개부재(3) 사이는 상기 덮개부재(3)에 형성된 결합홈에 상기 매개관(11)의 단부가 삽입된 상태에서, 상기 매개관(11)의 외주면과 상기 덮개부재(3) 사이에 형성되는 구석부위가 필렛용접으로 결합된 구조이다.

또한, 상기 내측연결관(1)과 매개관(11)의 연결부위 내측에는 배킹재(13)가 구비되어 상기 내측연결관(1)과 매개관(11)의 용접시 공기를 차단시켜 스테인리스강의 용접 품질을 향상시켰다.

상기 제1실시예에서도 마찬가지이지만, 이 제2실시예에서도 상기 내측연결관(1)은 내조에 수용할 최대 연료량과, 내조의 자중 등을 고려하여, 연결부위에서의 문제만 아니라면 충분한 구조적 강성을 제공할 수 있는 정도의 내측연결관(1)의 두께는 기본 전제가 된다.

따라서, 본 제2실시예에서 상기 매개관(11)은 상기 내측연결관(1)보다 2배 이상의 두께로 더욱 강한 강성을 제공할 수 있는 상태이고, 상기한 바와 같이 덮개부재(3)에 결합홈을 통해 삽입된 상태에서 필렛용접되어 있어서, 종래와 유사한 구조이지만 종래에 비하여 월등한 구조적 강성을 확보하게 된다.

또한, 상기한 바와 같은 구조는 종래에 비하여 상기 내측연결관(1)과 덮개부재(3) 사이에 2곳의 용접부위가 응력을 분산 수용하고, 특히 상기 매개관(11)이 상기 내측연결관(1)과 덮개부재(3) 사이의 급격한 단면 변화를 방지함으로써, 용접부위의 응력집중현상을 완화하여, 종래에 비하여 보다 강한 강성을 제공하게 된다.

따라서, 저장용기에서 발생되는 진동 및 외력에 대하여 안정되고 견고한 구 조적 강성을 제공하여 내측연결관과 덮개부재의 결합부위가 파손되어 연료가 누출되는 등의 문제가 발생하지 않도록 한다.

도 1은 종래의 액화가스 저장용기의 구조를 설명한 도면,

도 2는 종래의 액화가스 저장용기의 포트어셈블리 용접구조를 설명한 것으로서 내측연결관과 덮개부재 사이의 결합구조를 도시한 도면,

도 3은 도 2에 상응하는 본 발명에 따른 액화가스 저장용기의 포트어셈블리 용접구조를 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 제2실시예를 설명한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 내측연결관 3; 덮개부재

5; 삽입부 7; 대응부

9; 돌출원주 11; 매개관

13; 배킹재

Claims (5)

1. 일단이 외조와 연결되는 내측연결관과, 일단이 내조와 연결되는 외측연결관과, 상기 내측연결관과 외측연결관의 타단이 함께 덮개부재에 결합되는 액화가스 저장용기의 포트어셈블리 용접구조에 있어서,

   상기 덮개부재에는 상기 내측연결관 두께의 1.5배 이상의 길이로 돌출되어, 상기 내측연결관의 내부로 삽입되는 삽입부와, 상기 삽입부가 끼워진 상기 내측연결관의 단부에 맞대어지도록 상기 삽입부보다 두꺼운 두께를 갖는 대응부를 함께 구비한 돌출원주가 단일몸체로 형성되고;

   상기 내측연결관은 상기 돌출원주의 삽입부 외측에 삽입되고 단부가 상기 대응부에 맞대어져 용접 공간을 형성하고, 상기 용접 공간은 용접 비드를 형성하는 것;

   을 특징으로 하는 액화가스 저장용기의 포트어셈블리 용접구조.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 대응부의 돌출길이는 상기 내측연결관 두께의 1배 이상인 것

   을 특징으로 하는 액화가스 저장용기의 포트어셈블리 용접구조.
4. 일단이 외조와 연결되는 내측연결관과, 일단이 내조와 연결되는 외측연결관과, 상기 내측연결관과 외측연결관의 타단이 함께 덮개부재에 연결되는 액화가스 저장용기의 포트어셈블리 용접구조에 있어서,

   상기 내측연결관과 상기 덮개부재 사이는 상기 내측연결관의 두께 보다 2배 이상 두껍고, 양쪽이 모두 용접되는 매개관을 통해 상기 덮개부재에 연결되며;

   서로 맞대어진 상기 내측연결관과 매개관의 연결부위 내측에는 배킹재가 구비되어, 공기가 차단된 상태에서 상기 내측연결관과 매개관이 맞대기 용접으로 용접되고;

   상기 매개관과 상기 덮개부재의 용접은 상기 덮개부재에 형성된 결합홈에 상기 매개관의 단부가 삽입된 상태에서, 상기 매개관의 외주면과 상기 덮개부재 사이에 형성되는 구석부위가 필렛용접으로 결합되는 것

   을 특징으로 하는 액화가스 저장용기의 포트어셈블리 용접구조.
5. 삭제

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