KR100957247B1 - 다중벽으로 다중공간을 구비한 유체 공급용 배관구조 및이에 의한 유체 공급방법 - Google Patents

다중벽으로 다중공간을 구비한 유체 공급용 배관구조 및이에 의한 유체 공급방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중벽으로 다중공간을 구비한 유체 공급용 배관구조 및 이에 의한 유체 공급방법에 관한 것으로, 서로 다른 각각의 이종 유체 또는 동종 유체를 다른 배관 또는 저장용기에 동시 또는 선택적으로 공급할 수 있도록 배관을 다중벽으로 다중공간을 구성하여 이를 일체화하고 각 공간의 유체의 종류와 압력을 조정함으로써, 내부튜브에 공급되는 유체가 누출되거나 또는 튜브벽을 투과하여 확산되는 것을 효과적으로 차단함과 동시에 유체를 동시에 공급할 수 있으며 각 공간의 압력차를 이용하여 경량화된 구조로 고압의 유체를 공급할 수 있는 다중벽으로 다중공간을 구비한 유체 공급용 배관구조 및 이에 의한 유체 공급방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 내부튜브; 상기 내부튜브의 외측방향으로 공간이 구비되고, 상기 공간이 유지되면서 내부튜브를 감싸도록 형성되는 하나 이상의 외부튜브; 상기 내부튜브가 삽입되어 다른 배관 또는 저장용기와 접속되는 연결부재; 상기 연결부재와 내부튜브를 결합하는 제1결합수단; 상기 제1결합수단에 외부튜브가 구비되며 상기 외부튜브와 제1결합수단을 결합하는 제2결합수단; 및 상기 내부튜브 및 내부튜브와 외부튜브 사이의 공간으로 공급되는 하나 이상의 유체를 포함하는 유체 공급용 다중공간의 배관구조를 제공한다. 또한 본 발명은, 내부튜브가 제공되고; 상기 내부튜브의 외측방향으로 공간이 구비되고, 상기 공간이 유지되면서 내부튜브를 감싸도록 형성되는 하나 이상의 외부튜브가 제공되 고; 상기 내부튜브가 삽입되어 다른 배관 또는 저장용기와 접속되는 연결부재가 제공되고; 상기 연결부재와 내부튜브를 결합하는 제1결합수단이 제공되고; 상기 제1결합수단에 외부튜브가 구비되며 상기 외부튜브와 제1결합수단을 결합하는 제2결합수단이 제공되고; 상기 내부튜브 및 내부튜브와 외부튜브 사이의 공간으로 하나 이상의 유체를 공급하는 다중공간의 배관구조에 의한 유체 공급방법을 제공한다.
배관구조, 내부튜브, 외부튜브, 유니언너트, 슬리브, 쇼울더, 유체통과공

Description

다중벽으로 다중공간을 구비한 유체 공급용 배관구조 및 이에 의한 유체 공급방법{Plumbing structure with multi-space separated by multi-shell structure for suppling fluid and method for suppliing fluid thereby}
도1은 일반적인 유체 공급용 배관에서 일부를 절개해 나타낸 단면도.
도2는 본 발명의 제1실시예에 따른 유체의 누출을 방지하기 위한 다중벽으로 다중공간을 구비한 유체 공급용 배관구조를 일부 절개해서 나타낸 단면도.
도3은 본 발명의 제2실시예에 따른 유체의 누출을 방지하기 위한 다중벽으로 다중공간을 구비한 유체 공급용 배관구조를 일부 절개해서 나타낸 단면도.
도4는 본 발명의 제3실시예에 따른 유체의 누출을 방지하기 위한 다중벽으로 다중공간을 구비한 유체 공급용 배관구조를 일부 절개해서 나타낸 단면도.
도5는 본 발명의 제4실시예에 따른 다중벽으로 다중공간을 구비한 이종 유체 공급용 배관구조를 일부 절개해서 나타낸 단면도.
도6은 본 발명의 제5실시예에 따른 다중벽으로 다중공간을 구비한 이종 유체 공급용 배관구조를 일부 절개해서 나타낸 단면도.
도7은 본 발명의 일실시예에 따른 다중벽으로 다중공간을 구비한 유체 공급용 배관구조가 저장용기에 결합된 형태를 일부 절개해서 나타낸 단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100: 내부튜브 200: 외부튜브
300: 연결부재 310: 몸체부
320: 내부쇼울더 330: 제유체통과공
400: 제1결합수단 410: 내부유니언너트
420: 내부슬리브 430: 외부쇼울더
440: 제2유체통과공 500: 제2결합수단
510: 외부유니언너트 520: 외부슬리브
본 발명은 다중벽으로 다중공간을 구비한 유체 공급용 배관구조 및 이에 의한 유체 공급방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 각각의 이종 유체 또는 동종 유체를 다른 배관 또는 저장용기에 동시 또는 선택적으로 공급할 수 있도록 배관을 다중벽으로 다중공간을 구성하여 이를 일체화하고 각 공간의 유체의 종류와 압력을 조정함으로써, 내부튜브에 공급되는 유체가 누출되거나 또는 튜브벽을 투과하여 확산되는 것을 효과적으로 차단함과 동시에 유체를 동시에 공급할 수 있으며 각 공간의 압력차를 이용하여 경량화된 구조로 고압의 유체를 공급할 수 있는 다중벽으로 다중공간을 구비한 유체 공급용 배관구조 및 이에 의한 유체 공급방법 에 관한 것이다.
일반적으로, 산업현장에서는 다양한 용도의 다양한 유체(액체 또는 가스)가 공급되어 사용되며, 이러한 다양한 유체를 공급할 수 있는 배관이 이용되고 있다. 또한, 과학기술의 발달과 더불어 가스의 사용량은 급속도로 증가하고 있으며, 사용되는 가스 및 액체의 종류도 보다 다양화 되고 있는 실정이다.
유체 공급용 배관은 나사식 배관 또는 플레어리스식(flareless type) 배관 등 여러 가지가 있으나, 이하 첨부된 도면을 참조하여 일반적인 유체 공급용 배관구조 및 유체 공급방법을 설명하면 다음과 같다.
도1은 일반적인 유체 공급용 배관에서 일부를 절개해 나타낸 단면도이다.
도1에 나타낸 바와 같이, 일반적인 유체 공급용 배관은 가스 등과 같은 유체를 공급하는 튜브(10); 상기 튜브(10)의 외주연에 구비되는 슬리브(sleeve)(20); 상기 튜브(10)가 삽입되어 다른 배관 또는 저장용기와 접속되는 몸체(30); 상기 몸체(30)의 내측에 형성되어 튜브(10)가 삽입되는 쇼울더(shoulder)(40); 및 상기 튜브(10) 및 슬리브(20)의 외측에 구비되어 튜브(10)와 몸체(30)를 결합하는 너트(50)를 포함한다.
이와 같이 구성되는 유체 공급용 배관은, 상기 튜브(10)의 외주연에 진동을 감쇠시키고 튜브(10)를 지지하도록 슬리브(20)를 체결한 후 몸체(30)의 내측에 형성된 쇼울더(40)까지 튜브(10)를 삽입한다. 그 다음에 너트(50)를 조여 튜브(10)와 몸체(30)가 견고하게 체결되도록 한다.
현재 사용되고 있는 산소, 수소, 질소, 프로판(propane), 아세틸 렌(acetylene) 등과 같은 가스는 합성수지재의 호스나 금속튜브, 즉 전술한 유체 공급용 배관에 의해 공급되고 있으며, 이러한 일반적인 유체 공급용 배관은 한가지 종류의 유체를 공급하기 위한 것이고, 단일벽에 의해 단일공간으로 이루어진다. 다시 말해서, 유체 공급용 배관구조는 배관벽에 의해 발생되는 인장응력(또는 후프응력(hoop stress))에 의하여 배관이 파열되는 것을 방지하기 위하여 충분한 강도를 가져야 하고, 또한 서로 다른 종류의 유체(이종(異種) 유체)를 공급하기 위해서는 그에 맞는 배관구조 및 이에 의한 유체 공급방법으로 이루어져야 한다.
예를 들어, 산업현장에서 사용되는 유체들은 대부분 인체에 흡입되거나 대기중에 노출될 경우 안전사고 및 환경오염 등의 큰 피해를 야기시킬 수 있다. 일예로, 수소화비소(AsH3: arsine)나 인화수소(PH3: phosphine) 등과 같은 유독성 가스들은 독성이 매우 강하여서 이러한 가스들이 노출되어 작업자가 호흡기로 흡입할 경우 치명적인 결과를 초래하게 된다. 이에 따라, 유체 공급용 배관구조는 정상적인 시스템 압력을 견딜 수 있어야 할 뿐 아니라, 유압 등의 충격에 의한 순간적인 압력을 견딜 수도 있어야 하므로, 종래의 배관구조는 두꺼워지고 부피가 증가되며 무게가 증가하는 문제점이 있다.
또한, 일반적인 유체 공급용 배관이 유체의 압력에 견딜 수 있는 구조와 두께를 가지며 강도에 문제가 없더라도 가스 등의 유체가 배관벽을 통과하여 누출되는 경우에는 산업재해나 환경오염 등의 사고가 발생될 수 있으므로, 이를 막기 위해 배관의 두께를 보다 두껍게 제조하게 된다. 이에 따라, 상기 배관의 부피가 커 지고 무게도 증가되는 문제점이 있다.
따라서, 유체의 저장방법 및 공급방법도 안전성과 경량화를 동시에 확보해야 할 필요가 있다. 특히 차세대 자동차인 수소 자동차(연료전지 자동차)는 수소와 산소의 화학적 반응을 이용해 화학에너지를 전기에너지로 전환하여 전기를 구동 동력원으로 사용한다. 이와 같이 수소와 산소의 공급방법에 있어서, 가스의 누출이 없고 고압력에 견딜 수 있으며, 다량의 고압가스를 공급할 수 있는 배관방법 및 배관구조가 요구되는데, 현재 경제적이면서 효과적인 배관구조 및 배관방법이 개발되지 않아 공해물질을 배출하지 않는 친환경자동차라는 장점에도 불구하고 쉽게 실용화가 되지 못하는 문제점도 있다.
따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 서로 다른 각각의 이종 유체 또는 동종 유체를 다른 배관 또는 저장용기에 동시 또는 선택적으로 공급할 수 있도록 배관을 다중벽으로 다중공간을 구성하여 이를 일체화하고 각 공간의 유체의 종류와 압력을 조정함으로써, 내부튜브에 공급되는 유체가 누출되거나 또는 튜브벽을 투과하여 확산되는 것을 효과적으로 차단함과 동시에 유체를 동시에 공급할 수 있으며 각 공간의 압력차를 이용하여 경량화된 구조로 고압의 유체를 공급할 수 있는 다중벽으로 다중공간을 구비한 유체 공급용 배관구조 및 이에 의한 유체 공급방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 내부튜브; 상기 내부튜브의 외측방향으로 공간이 구비되고, 상기 공간이 유지되면서 내부튜브를 감싸도록 형성되는 하나 이상의 외부튜브; 상기 내부튜브가 삽입되어 다른 배관 또는 저장용기와 접속되는 연결부재; 상기 연결부재와 내부튜브를 결합하는 제1결합수단; 상기 제1결합수단에 외부튜브가 구비되며 상기 외부튜브와 제1결합수단을 결합하는 제2결합수단; 및 상기 내부튜브 및 내부튜브와 외부튜브 사이의 공간으로 공급되는 하나 이상의 유체를 포함하는 유체 공급용 다중공간의 배관구조를 제공한다.
상기 연결부재는, 내부튜브가 삽입되어 하나의 유체를 다른 배관 또는 저장용기로 공급 및 다른 배관 또는 저장용기에 접속하기 위한 몸체부; 및 상기 몸체부의 내측에 형성되어 몸체부의 일측까지 삽입되는 내부튜브의 단부를 지지하는 내부쇼울더를 포함한다.
상기 제1결합수단은, 내부튜브의 외주연의 일측에 체결되어 진동을 감쇠시키고 내부튜브를 지지하는 내부슬리브; 상기 내부튜브와 내부슬리브의 외측에 구비되어 내부튜브와 몸체부의 일단을 실링되게 결합시키고, 그 내부의 일측까지 외부튜브가 삽입되는 내부유니언너트; 및 상기 내부유니언너트의 내측에 형성되어 내부유니언너트의 일측까지 삽입되는 외부튜브의 단부를 지지하는 외부쇼울더를 포함한다.
상기 제2결합수단은, 외부튜브의 외주연의 일측에 체결되어 진동을 감쇠시키고 외부튜브를 지지하는 외부슬리브; 및 상기 외부튜브와 외부슬리브의 외측에 구 비되어 외부튜브와 내부유니언너트의 일단을 실링되게 결합시키는 외부유니언너트를 포함한다.
상기 연결부재는 이종유체를 다른 배관 또는 저장용기로 동시에 공급하기 위하여 내부튜브와 외부튜브 사이의 공간을 통해서 유체가 공급되도록 몸체부의 내측에 형성되는 제1유체통과공을 더 포함한다.
상기 제1결합수단은 이종유체를 다른 배관 또는 저장용기로 동시에 공급하기 위하여 내부튜브와 외부튜브 사이의 공간을 통해서 유체가 공급되도록 상기 제1유체통과공과 연결되며 내부유니언너트의 내측에 형성되는 제2유체통과공을 더 포함한다.
여기에서, 상기 내부튜브에 소정의 압력으로 유체를 공급하는 경우, 상기 내부튜브 및 내부튜브와 외부튜브 사이의 공간을 등압력 상태로 하거나 적은 압력차의 상태로 함에 의해 내부튜브의 두께를 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 튜브에 공급되는 부식성 가스가 대기환경 중으로 직접 유출 또는 누출되지 않고 안전하게 공급되도록 상기 튜브에 내부식성 코팅 처리를 할 수 있다.
상기 연결부재는 직선형, 티형 또는 엘보형 중 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 상기 내부튜브, 외부튜브, 연결부재, 제1결합수단 및 제2결합수단은 금속재 또는 비금속재로 이루어지거나, 상기 재료 중 각각 서로 다른 재료로 이루어질 수 있다.
또한 본 발명은, 내부튜브가 제공되고; 상기 내부튜브의 외측방향으로 공간 이 구비되고, 상기 공간이 유지되면서 내부튜브를 감싸도록 형성되는 하나 이상의 외부튜브가 제공되고; 상기 내부튜브가 삽입되어 다른 배관 또는 저장용기와 접속되는 연결부재가 제공되고; 상기 연결부재와 내부튜브를 결합하는 제1결합수단이 제공되고; 상기 제1결합수단에 외부튜브가 구비되며 상기 외부튜브와 제1결합수단을 결합하는 제2결합수단이 제공되고; 상기 내부튜브 및 내부튜브와 외부튜브 사이의 공간으로 하나 이상의 유체를 공급하는 다중공간의 배관구조에 의한 유체 공급방법을 제공한다.
상기 연결부재는, 내부튜브가 삽입되어 하나의 유체를 다른 배관 또는 저장용기로 공급 및 다른 배관 또는 저장용기에 접속하기 위한 몸체부; 및 상기 몸체부의 내측에 형성되어 몸체부의 일측까지 삽입되는 내부튜브의 단부를 지지하는 내부쇼울더를 포함한다.
상기 제1결합수단은, 내부튜브의 외주연의 일측에 체결되어 진동을 감쇠시키고 내부튜브를 지지하는 내부슬리브; 상기 내부튜브와 내부슬리브의 외측에 구비되어 내부튜브와 몸체부의 일단을 실링되게 결합시키고, 그 내부의 일측까지 외부튜브가 삽입되는 내부유니언너트; 및 상기 내부유니언너트의 내측에 형성되어 내부유니언너트의 일측까지 삽입되는 외부튜브의 단부를 지지하는 외부쇼울더를 포함한다.
상기 제2결합수단은, 외부튜브의 외주연의 일측에 체결되어 진동을 감쇠시키고 외부튜브를 지지하는 외부슬리브; 및 상기 외부튜브와 외부슬리브의 외측에 구비되어 외부튜브와 내부유니언너트의 일단을 실링되게 결합시키는 외부유니언너트 를 포함한다.
상기 연결부재는 이종유체를 다른 배관 또는 저장용기로 동시에 공급하기 위하여 내부튜브와 외부튜브 사이의 공간을 통해서 유체가 공급되도록 몸체부의 내측에 형성되는 제1유체통과공을 더 포함한다.
상기 제1결합수단은 이종유체를 다른 배관 또는 저장용기로 동시에 공급하기 위하여 내부튜브와 외부튜브 사이의 공간을 통해서 유체가 공급되도록 상기 제1유체통과공과 연결되며 내부유니언너트의 내측에 형성되는 제2유체통과공을 더 포함한다.
상기 유체공급은, 상기 내부튜브에 분자량이 작은 유체를 공급하고, 상기 외부튜브에 내부튜브에 공급되는 유체보다 분자량이 큰 유체를 공급 또는 충전하며, 이러한 유체공급 또는 유체충전에 의하여 상기 내부튜브의 유체가 확산에 의해 누출되는 것을 방지한다.
상기 유체공급은, 상기 외부튜브에 내부튜브와 같거나 또는 높은 압력의 유체로 공급함에 의하여 상기 내부튜브에 압축응력을 가하고, 이러한 유체공급에 의하여 상기 내부튜브에서 유출이 발생될 수 있는 취약 부분을 방지함과 동시에 상기 내부튜브 내부에 축적된 변형률에너지가 확산에 의해 유체가 누출됨을 방지한다.
상기 유체공급은, 상기 외부튜브에 내부튜브보다 작은 압력을 형성함에 의해 상기 내부튜브 그 자체가 보유한 강도보다 높은 압력에 견딜 수 있다.
상기 유체공급은, 상기 내부튜브에 유독성 유체를 공급하고, 상기 외부튜브에는 내부튜브에 공급된 유독성 유체를 중화시키는 유체를 공급 또는 충전하며, 이 러한 유체공급 또는 유체충전에 의하여 상기 내부튜브에서 누출이나 폭발이 일어날 경우 상기 유독성 유체를 중화시킨다.
상기 유체공급은, 상기 내부튜브에 부식성 유체를 공급하고, 상기 외부튜브에는 내부튜브에 공급된 부식성 유체를 중화시키는 유체를 공급 또는 충전하며, 이러한 유체공급 또는 유체충전에 의하여 상기 내부튜브에서 누출이나 폭발이 일어날 경우 상기 부식성 유체를 중화시킨다.
상기 유체공급은, 상기 내부튜브에 폭발성 유체를 공급하고, 상기 외부튜브에는 내부튜브에 공급된 폭발성 유체를 중화시키는 유체를 공급 또는 충전하며, 이러한 유체공급 또는 유체충전에 의하여 상기 내부튜브에서 누출이나 폭발이 일어날 경우 상기 폭발성 유체를 중화시킨다.
상기 유체공급은, 상기 내부튜브에 하나의 유체를 공급하고, 상기 외부튜브로 공급되는 다른 유체를 제1유체통과공과 제2유체통과공을 통하여 동시에 이종 유체를 다른 배관 또는 저장용기로 공급한다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도2는 본 발명의 제1실시예에 따른 유체의 누출을 방지하기 위한 다중벽으로 다중공간을 구비한 유체 공급용 배관구조를 일부 절개해서 나타낸 단면도이고, 도3은 본 발명의 제2실시예에 따른 유체의 누출을 방지하기 위한 다중벽으로 다중공간 을 구비한 유체 공급용 배관구조를 일부 절개해서 나타낸 단면도이며, 도4는 본 발명의 제3실시예에 따른 유체의 누출을 방지하기 위한 다중벽으로 다중공간을 구비한 유체 공급용 배관구조를 일부 절개해서 나타낸 단면도이다.
본 발명은 유체 공급용 배관구조를 다중벽으로 다중공간을 형성하여 배관재의 경량화 및 공급되는 유체의 누출을 방지하도록 구현한 것으로, 본 발명에 따른 유체 공급용 배관구조는 도2 내지 도4에 나타낸 바와 같이, 내부튜브(inner tube)(100); 상기 내부튜브(100)의 외측방향으로 공간(210)이 구비되고, 상기 공간(210)이 유지되면서 내부튜브(100)를 감싸도록 형성되는 하나 이상의 외부튜브(outer tube)(200); 상기 내부튜브(100)가 삽입되어 다른 배관(미도시) 또는 저장용기(일실시예로 도7에 나타낸 600)와 접속되는 연결부재(300); 상기 연결부재(300)와 내부튜브(100)를 결합하는 제1결합수단(400); 상기 제1결합수단(400)에 외부튜브(200)가 구비되며 상기 외부튜브(200)와 제1결합수단(400)을 결합하는 제2결합수단(500); 및 상기 내부튜브(100) 및 내부튜브(100)와 외부튜브(200) 사이의 공간(210)으로 공급되는 하나 이상의 유체(미도시)를 포함한다.
여기에서, 상기 연결부재(300)는, 내부튜브(100)가 삽입되어 하나의 유체를 다른 배관 또는 저장용기로 공급 및 다른 배관 또는 저장용기에 접속하기 위한 몸체부(310); 및 상기 몸체부(310)의 내측에 형성되어 몸체부의 일측까지 삽입되는 내부튜브(100)의 단부를 지지하는 내부쇼울더(inner shoulder)(320)를 포함한다.
또한, 상기 제1결합수단(400)은, 내부튜브(100)의 외주연의 일측에 체결되어 진동을 감쇠시키고 내부튜브(100)를 지지하는 내부슬리브(inner sleeve)(420); 상 기 내부튜브(100)와 내부슬리브(420)의 외측에 구비되어 내부튜브(100)와 몸체부(310)의 일단을 실링(sealing)되게 결합시키고, 그 내부의 일측까지 외부튜브(200)가 삽입되는 내부유니언너트(inner union nut)(410); 및 상기 내부유니언너트(410)의 내측에 형성되어 내부유니언너트의 일측까지 삽입되는 외부튜브(200)의 단부를 지지하는 외부쇼울더(outer shoulder)(430)를 포함한다.
상기 제2결합수단(500)은, 외부튜브(200)의 외주연의 일측에 체결되어 진동을 감쇠시키고 외부튜브(200)를 지지하는 외부슬리브(outer sleeve)(520); 및 상기 외부튜브(200)와 외부슬리브(520)의 외측에 구비되어 외부튜브(200)와 내부유니언너트(410)의 일단을 실링되게 결합시키는 외부유니언너트(outer union nut)(510)를 포함한다.
도5는 본 발명의 제4실시예에 따른 다중벽으로 다중공간을 구비한 이종 유체 공급용 배관구조를 일부 절개해서 나타낸 단면도이고, 도6은 본 발명의 제5실시예에 따른 다중벽으로 다중공간을 구비한 이종 유체 공급용 배관구조를 일부 절개해서 나타낸 단면도이며, 도7은 본 발명의 일실시예에 따른 다중벽으로 다중공간을 구비한 유체 공급용 배관구조가 저장용기에 결합된 형태를 일부 절개해서 나타낸 단면도이다.
도5 및 도6에 나타낸 바와 같이, 이종(異種) 유체를 다른 배관 또는 저장용기(일실시예로 도7에 나타낸 600)로 동시에 공급하기 위하여 상기 연결부재(300)는 내부튜브(100)와 외부튜브(200) 사이의 공간(210)을 통해서 유체가 공급되도록 몸체부(310)의 내측에 형성되는 제1유체통과공(330)을 더 포함한다.
여기에서, 상기 제1결합수단(400)은 이종유체를 다른 배관 또는 저장용기로 동시에 공급하기 위하여 내부튜브(100)와 외부튜브(200) 사이의 공간(210)을 통해서 유체가 공급되도록 상기 제1유체통과공(330)과 연결되며 내부유니언너트(410)의 내측에 형성되는 제2유체통과공(440)을 더 포함한다.
전술한 바와 같이 구성되는 유체의 누출 방지 및 이종 유체를 동시에 공급하기 위한 배관구조의 결합을 설명하면 다음과 같다. 유체 누출 방지를 위한 유체 공급용 배관 구조의 결합은, 먼저 내부튜브(100)와 외부튜브(200)를 압출 또는 인발 등으로 제작하고, 상기 내부튜브(100)의 외주연의 일측에 내부슬리브(420)를 체결한 후 몸체부(310)의 내측에 형성된 내부쇼울더(320)까지 삽입한다. 이후, 내부유니언너트(410)를 체결하여 상기 몸체부(310)와 내부튜브(100)가 실링과 동시에 견고하게 체결되도록 한다. 다음에, 상기 내부유니언너트(410)에 형성되는 외부튜브(200)의 외주연의 일측에 외부슬리브(520)를 체결하여 외부쇼울더(430)까지 삽입한 후 외부유니언너트(510)를 체결하여 상기 외부튜브(200)와 내부유니언너트(410)의 일단이 실링과 동시에 견고하게 체결되도록 한다. 또한, 도5 및 도6에 나타낸 바와 같이, 이종 유체를 다른 배관 또는 저장용기로 동시에 공급하기 위한 이종 유체 공급용 배관구조의 결합은 전술한 결합방법과 유사하다. 즉, 상기 연결부재(300)에 내부튜브(100)를 체결하고, 상기 내부유니언너트(410)에 외부튜브(200)를 체결하며, 이때 내부튜브(100)와 외부튜브 사이의 공간(210)을 통해서 유체가 공급되도록 상기 몸체부(310)의 내측에 제1유체통과공(330)을 형성하고, 상기 내부유니언너트(410)의 내측에 제2유체통과공(440)을 형성한다.
이와 같이 구성되는 다중벽으로 다중공간을 구비한 유체 공급용 배관구조에서, 상기 내부튜브(100)에만 유체가 공급되도록 할 경우에는 내부튜브(100)와 외부튜브 사이의 공간(210)에 목적에 따라 필요한 기체 및 액체를 일정한 압력으로 충전하거나 내부튜브(100)에서 누출되는 가스나 액체를 중화시킬 수 있는 유체(또는 물질)을 충전한 후 실링하고, 상기 몸체부(310)에 형성된 체결부재(일예로, 나사 등)로 상대 부품(다른 배관 또는 저장용기 등)에 체결하여 내부튜브(100)에 유체가 공급되게 하여 유체의 누출을 방지할 수 있다. 이에 대해서는 후술할 다중공간의 배관구조에 의한 유체 공급방법에서 상세히 설명한다.
또한, 도5 및 도6에 나타낸 바와 같이, 동종 또는 이종 유체를 다른 배관 또는 저장용기로 동시에 공급하기 위해서는 내부튜브(100) 및 내부튜브(100)와 외부튜브 사이의 공간(210)에 각각 필요한 유체를 공급하고, 상기 내부튜브(100)와 외부튜브 사이의 공간(210)에 공급되는 유체는 상기 몸체부(310)의 내측에 형성된 제1유체통과공(330)과 내부유니언너트(410)의 내측에 형성된 제2유체통과공(440)을 통해서 유체공급이 이루어진다.
본 실시예의 도면에서는 상기 외부튜브(200)를 하나만 도시하였으나, 공급되는 유체의 용도 및 특성에 따라 복수개의 결합수단과 외부튜브로 형성될 수 있다.
또한, 상기 연결부재(300)는 도면에 일예를 나타낸 바와 같이, 그 용도에 맞게 직선형, 티형 또는 엘보형(30° 또는 45° 등) 등으로 이루어질 수 있으며, 또한 플랜지(flange)로 구성될 수도 있다.
여기에서, 상기 배관재(즉, 내부튜브(100), 외부튜브(200), 연결부재(300), 제1결합수단(400) 및 제2결합수단(500))는 용도와 특성에 따라 금속재 또는 비금속재로 이루어지거나, 상기 재료 중 각각 서로 다른 재료로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 유체 공급용 배관구조가 일실시예로 저장용기에 결합된 형태를 도7을 참조하여 설명한다. 도7에 나타낸 바와 같이, 저장용기(600)에 유체를 저장하기 위하여 유체 공급용 배관의 내부튜브(100)에 소정의 압력으로 유체를 공급하며, 이때 상기 내부튜브(100)로부터 유체의 누출을 방지하기 위하여 내부튜브(100)와 외부튜브 사이의 공간(210)을 등압력(等壓力) 상태로 하거나 또는 상기 공간(210)에 내부튜브(100)로부터 유체의 누출을 방지할 수 있는 유체(중화시킬 수 있는 유체)를 공급 또는 충전하여 내부튜브(100)에서 유체가 누출되는 것을 방지한다. 이에 대해서는 후술할 설명에서 보다 명확해질 것이다. 또한, 상기 저장용기(600)에 이종 유체를 동시에 공급하는 경우, 상기 내부튜브(100)에 유체를 공급하고 이 유체는 내부용기(610) 내에 저장되며, 외부튜브(즉, 내부튜브(100)와 외부튜브 사이의 공간(210))에 다른 유체를 공급하고 이 유체는 내부용기(610)와 외부용기(630) 사이의 공간(650)에 저장된다. 이와 같이 본 발명에 따른 배관 구조에 의하여 유체를 동시에 공급할 수 있게 된다. 본 실시예에서는 일예로 배관이 저장용기에 결합된 상태를 나타내었으나, 이에 한정되는 것은 아니고 다른 배관에 결합되는 경우에도 마찬가지로 적용될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 내부튜브(100)에 소정의 압력(예를 들어, 고압)으로 유체를 공급하는 경우, 상기 내부튜브(100) 및 내부튜브(100)와 외부튜브 사이의 공간(210)을 등압력 상태로 하거나 적은 압력차의 상태로 함에 의해 내부튜브(100)의 두께를 감소시킬 수 있다.
다시 말해서, 상기 내부튜브(100)는 외부튜브(200)와의 압력차에 해당되는 만큼의 구조적 강도만을 가지고 있으면 되므로 튜브의 두께 및 무게를 감소시켜서 튜브의 경량화가 가능하게 된다. 예를 들어, 상기 내부튜브(100)에 1,000기압의 압력으로 유체를 공급하고, 상기 외부튜브(200)에 내부튜브(100)와 같은 1,000기압의 압력으로 유체를 공급하면, 상기 내부튜브(100)는 안쪽에서 걸리는 압력과 바깥쪽에서 걸리는 압력이 서로 상쇄되어 전혀 압력이 걸리지 않는 등압력 상태가 되어 내부튜브(100)의 두께를 줄여도 전혀 강도상의 문제가 없게 된다. 또한, 유사한 방법으로 상기 내부튜브(100)에는 1,000기압의 압력으로 유체를 공급하고, 상기 외부튜브(200)에는 1,100기압의 압력으로 유체를 공급하면, 상기 내부튜브(100)는 내부튜브(100)와 외부튜브(200)와의 압력차인 100기압에 견디는 강도만을 가지면 되므로 제조비용이 적게 들고 경량화가 가능하며, 상기 내부튜브(100)에는 압축응력이 작용하여 유체의 누출을 효과적으로 방지할 수 있다.
이와 같이 구성되는 유체 공급용 배관구조는 내부의 주 배관(즉, 내부튜브(100))에 역방향의 압력차를 주어 원하지 않는 방향으로의 유체의 누출을 막고, 배관에 압축응력을 가함으로써 장차 누출을 일으킬 수 있는 배관구조의 취약 부분의 성장을 방지하기 위한 것으로, 이에 대해서는 후술할 본 발명에 따른 다중공간의 배관구조에 의한 유체 공급방법에서 상세히 설명한다.
또한 본 발명은, 도2 내지 도7에 나타낸 바와 같이, 내부튜브(100)가 제공되고; 상기 내부튜브(100)의 외측방향으로 공간(210)이 구비되고, 상기 공간(210)이 유지되면서 내부튜브(100)를 감싸도록 형성되는 하나 이상의 외부튜브(200)가 제공되고; 상기 내부튜브(100)가 삽입되어 다른 배관 또는 저장용기와 접속되는 연결부재(300)가 제공되고; 상기 연결부재(300)와 내부튜브(100)를 결합하는 제1결합수단(400)이 제공되고; 상기 제1결합수단(400)에 외부튜브(200)가 구비되며 상기 외부튜브(200)와 제1결합수단(400)을 결합하는 제2결합수단(500)이 제공되고; 상기 내부튜브(100) 및 내부튜브(100)와 외부튜브 사이의 공간(210)으로 하나 이상의 유체를 공급하는 다중공간의 배관구조에 의한 유체 공급방법을 제공한다.
여기에서, 상기 연결부재(300), 제1결합수단(400) 및 제2결합수단(500)의 구성은 유체 공급용 배관구조에서 전술한 바와 같으므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
본 실시예에서, 상기 내부튜브(100) 및 내부튜브(100)와 외부튜브(200) 사이의 공간(210)에 공급되는 유체는 이종 유체이거나 또는 동종 유체일 수 있다. 즉, 다중벽으로 다중공간을 구비한 유체 공급용 배관구조에서 유체의 누출을 방지하거나 다른 배관 또는 저장용기로 유체를 동시에 공급하기 위한 것 등의 목적에 따라 이종 또는 동종 유체가 공급될 수 있다.
유체 유동에 있어서 압력이 서로 다른 공간사이에서 확산에 의한 누출은 물질의 농도가 서로 다른 공간사이에서 균일한 압력이나 농도가 되기 위해 자연적으로 발생하는 현상으로 기체나 액체에서 특히 활발히 일어난다. 이러한 원리를 이용하여 본 발명은 유체가 공급되는 튜브의 내부압력과 튜브 바깥쪽의 대기압과의 압력차에 의해서 튜브내의 높은 압력의 유체가 상대적으로 압력이 낮은 대기중으로 유출 또는 확산으로 인한 누출을 막기 위해 안출된 것으로, 특히 수소나 헬륨 가스 등과 같이 분자의 크기(분자량)가 매우 작고 침투성이 큰 유체는 금속의 불완전한 틈으로 침투 확산되어 누출되는데, 본 발명은 이러한 것을 방지하기 위한 것이다.
이에 따라, 상기 유체공급은, 상기 내부튜브(100)에 분자량이 작은 유체를 공급하고, 상기 외부튜브(200)에 내부튜브(100)에 공급되는 유체보다 분자량이 큰 유체를 공급 또는 충전하며, 이러한 유체공급 또는 유체충전에 의하여 상기 내부튜브(100)의 유체가 확산에 의해 누출되는 것을 방지한다.
또한, 상기 유체공급은, 상기 외부튜브(200)에 내부튜브(100)와 같거나 또는 높은 압력의 유체로 공급함에 의하여 상기 내부튜브(100)에 압축응력을 가하고, 이러한 유체공급에 의하여 상기 내부튜브(100)에서 유출이 발생될 수 있는 취약 부분을 방지함과 동시에 상기 내부튜브(100) 내부에 축적된 변형률에너지가 확산에 의해 유체가 누출됨을 방지한다.
다시 말해서, 어떤 분리벽이 있을 때 압력이 같으면 유출이 일어나지 않으며, 역방향의 압력차를 가할 경우에 원하지 않는 방향의 유출을 막을 수 있다는 원리와 튜브에 압축응력을 가함으로써 장차 유출을 일으킬 수 있는 튜브의 취약 부분의 성장을 방지함과 동시에 튜브 내부에 축적된 변형률 에너지가 가스분자의 투과를 방해하여 확산 누출을 저감시킬 수 있다는 원리를 이용한 것이다. 이에 따라, 유출 혹은 누출되기 쉬운 가스나 유해한 가스를 높은 압력으로 내부튜브(100)에 공급하고, 동시에 그 내부튜브(100)를 감싸는 외부튜브(200)에는 상대적으로 확산계수가 낮아 분리벽을 침투 관통하기 어려운 유체를 같은 압력 또는 보다 높은 압력 으로 공급 또는 충전함으로써, 상기 내부튜브(100)의 유체가 유출되거나 누출되어 나오는 것을 효과적으로 막을 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 내부튜브(100) 자신이 갖는 강도 이상으로도 압력을 견딜수 있는 방법을 제공한다, 즉, 상기 유체공급은, 상기 외부튜브(200)에 내부튜브(100)보다 작은 압력을 형성함에 의해 상기 내부튜브(100) 그 자체가 보유한 강도보다 높은 압력에 견딜 수 있다.
예를 들어, 상기 내부튜브(100)에 1,000기압의 압력으로 유체를 충전해야 할 경우, 상기 내부튜브(100)에는 1,000기압의 압력으로 유체를 공급하고 동시에 외부튜브(200)에는 500기압의 압력으로 유체를 공급 또는 충전하면, 상기 내부튜브(100)는 외부튜브(200)에서 가압하는 압력을 뺀 압력, 즉 500기압에만 견디면 되고, 상기 외부튜브(200)는 외부튜브(200)에 걸리는 500기압에만 견디면 되므로 낮은 강도의 내부튜브(100)로도 훨씬 더 높은 압력으로 유체를 공급할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 일산화탄소, 시안가스(cyanogas), 포르말린(formalin) 등과 같은 유독성 가스와 염산, 질산, 아황산(sulfer dioxide), 염소, 황화수소(hydrogen sulfide) 가스 등과 같은 부식성 가스들이 대기환경 중으로 직접 유출 혹은 누출되지 못하도록 안전하게 공급하기 위한 방법을 제공하고, 또한 상기 튜브(100, 200)에 부식에 강한 코팅 등의 처리를 하여 효과적이고 안전하게 공급할 수 있다.
다시 말해서, 상기 유체공급은, 상기 내부튜브(100)에 유독성 유체를 공급하고, 상기 외부튜브(200)에는 내부튜브(100)에 공급된 유독성 유체를 중화시키는 유 체를 공급 또는 충전하며, 이러한 유체공급 또는 유체충전에 의하여 상기 내부튜브(100)에서 누출이나 폭발이 일어날 경우 상기 유독성 유체를 중화시킨다. 예를 들어, 상기 내부튜브(100)에 화학전 등에서 사용되는 포스겐(COCL2: phosgene)을 공급하고 상기 외부튜브(200)에 암모니아(NH3)를 공급하여, 상기 내부튜브(100)에서 누출이나 폭발이 일어날 경우 상기 포스겐 가스를 암모니아에 의하여 중화시킬 수 있으므로, 안전성을 확보할 수 있다.
상기 유체공급은, 상기 내부튜브(100)에 부식성 유체를 공급하고, 상기 외부튜브(200)에는 내부튜브(100)에 공급된 부식성 유체를 중화시키는 유체를 공급 또는 충전하며, 이러한 유체공급 또는 유체충전에 의하여 상기 내부튜브(100)에서 누출이나 폭발이 일어날 경우 상기 부식성 유체를 중화시킨다.
또한, 상기 유체공급은, 상기 내부튜브(100)에 폭발성 유체를 공급하고, 상기 외부튜브(200)에는 내부튜브(100)에 공급된 폭발성 유체를 중화시키는 유체를 공급 또는 충전하며, 이러한 유체공급 또는 유체충전에 의하여 상기 내부튜브(100)에서 누출이나 폭발이 일어날 경우 상기 폭발성 유체를 중화시킨다. 전술한 예와 유사하게, 폭발성 유체로는 메탄, 수소, 아세틸렌(acetylene), 프로판(propane) 등이 있는데, 이는 산소와 반응하여 폭발되므로, 외부튜브(200)에 일예로 물을 공급 또는 충전하여 중화시킬 수도 있다.
이와 같은 다중벽으로 다중공간을 구비한 유체 공급용 배관구조 및 이에 의한 유체 공급방법에 의해서 튜브의 경량화를 실현하면서도 유체의 유출 및 누출을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 유체를 다른 배관 또는 저장용기로 동시에 공급하기 위하여, 상기 유체공급은, 상기 내부튜브(100)에 하나의 유체를 공급하고, 상기 외부튜브(200)로 공급되는 다른 유체를 제1유체통과공(330)과 제2유체통과공(440)을 통해서 동시에 이종유체를 다른 배관 또는 저장용기로 공급한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 다중벽으로 다중공간을 구비한 유체 공급용 배관구조 및 이에 의한 유체 공급방법은, 경량화, 소형화 및 유체가 유출되거나 누출되어 나오는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며, 제조가 용이한 형상을 갖도록 하여 경제성을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 유체 공급용 배관구조 및 이에 의한 유체 공급방법에 의하여 보다 다양한 종류의 유체를 공급할 수 있으므로, 보다 환경친화적이고 에너지를 절약할 수 있는 효과도 있다.
또한, 본 발명에 따른 내부튜브는 외부튜브와의 압력차에 해당되는 만큼의 구조적 강도만을 가지고 있으면 되므로 대폭적인 경량화를 달성할 수 있는 효과도 있다.
또한 본 발명은, 유독성 유체나 부식성 유체를 안전하게 공급할 수 있고, 튜브에 부식에 강한 코팅 등의 처리를 함으로써, 보다 효과적이고 안전하게 공급할 수도 있는 효과도 있다.
또한 본 발명은, 폭발성이 강한 유체를 사용해야 하는 경우, 내부튜브에 폭발성이 강한 유체를 공급하고 외부튜브에는 내부튜브에 저장된 폭발성 유체를 중화시키는 유체를 공급 또는 충전하여, 폭발되었을 때 외부튜브에 공급 또는 충전된 유체와 반응하여 폭발성 유체를 중화시킬 수 있는 효과도 있다.
또한, 본 발명에 따른 유체 공급용 배관구조는 동종 또는 이종 유체를 다른 배관 또는 저장용기에 동시 또는 선택적으로 공급할 수 있는 효과도 있다.

Claims (20)

  1. 내부튜브;
    상기 내부튜브의 외측방향으로 공간이 구비되고, 상기 공간이 유지되면서 내부튜브를 감싸도록 형성되는 하나 이상의 외부튜브;
    상기 내부튜브가 삽입되어 다른 배관 또는 저장용기와 접속되는 연결부재; 상기 연결부재와 내부튜브를 결합하는 제1결합수단;
    상기 제1결합수단에 외부튜브가 구비되며 상기 외부튜브와 제1결합수단을 결합하는 제2결합수단; 및
    상기 내부튜브 및 내부튜브와 외부튜브 사이의 공간으로 공급되는 하나 이상의 유체를 포함하고,
    상기 연결부재는 몸체부, 상기 몸체부의 내측에 형성되는 내부쇼울더, 및 이종유체를 다른 배관 또는 저장용기로 동시에 공급하기 위하여 내부튜브와 외부튜브 사이의 공간을 통해서 유체가 공급되도록 몸체부의 내측에 형성되는 제1유체통과공을 포함하고,
    상기 제1결합수단은 상기 내부튜브의 외주연의 일측에 체결되는 내부슬리브, 상기 내부튜브와 내부슬리브의 외측에 구비되는 내부유니언너트, 상기 내부유니언너트의 내측에 형성되는 외부쇼울더, 및 이종유체를 다른 배관 또는 저장용기로 동시에 공급하기 위하여 내부튜브와 외부튜브 사이의 공간을 통해서 유체가 공급되도록 상기 제1유체통과공과 연결되며 내부유니언너트의 내측에 형성되는 제2유체통과공을 포함하는
    유체 공급용 다중공간의 배관구조.
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  8. 제1항에 있어서,
    상기 튜브에 공급되는 부식성 가스가 대기환경 중으로 직접 유출 또는 누출되지 않고 안전하게 공급되도록 상기 튜브에 내부식성 코팅 처리를 행하는
    유체 공급용 다중공간의 배관구조.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 연결부재는 직선형, 티형 또는 엘보형 중 어느 하나로 이루어지는
    유체 공급용 다중공간의 배관구조.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 내부튜브, 외부튜브, 연결부재, 제1결합수단 및 제2결합수단은 금속재 또는 비금속재로 이루어지거나, 상기 재료 중 각각 서로 다른 재료로 이루어지는
    유체 공급용 다중공간의 배관구조.
  11. 내부튜브가 제공되고;
    상기 내부튜브의 외측방향으로 공간이 구비되고, 상기 공간이 유지되면서 내부튜브를 감싸도록 형성되는 하나 이상의 외부튜브가 제공되고;
    상기 내부튜브가 삽입되어 다른 배관 또는 저장용기와 접속되는 연결부재가 제공되고; 상기 연결부재와 내부튜브를 결합하는 제1결합수단이 제공되고;
    상기 제1결합수단에 외부튜브가 구비되며 상기 외부튜브와 제1결합수단을 결합하는 제2결합수단이 제공되고;
    상기 내부튜브 및 내부튜브와 외부튜브 사이의 공간으로 하나 이상의 유체를 공급하는 것을 포함하고,
    상기 연결부재는 몸체부, 상기 몸체부의 내측에 형성되는 내부쇼울더, 및 이종유체를 다른 배관 또는 저장용기로 동시에 공급하기 위하여 내부튜브와 외부튜브 사이의 공간을 통해서 유체가 공급되도록 몸체부의 내측에 형성되는 제1유체통과공을 포함하고,
    상기 제1결합수단은 상기 내부튜브의 외주연의 일측에 체결되는 내부슬리브, 상기 내부튜브와 내부슬리브의 외측에 구비되는 내부유니언너트, 상기 내부유니언너트의 내측에 형성되는 외부쇼울더, 및 이종유체를 다른 배관 또는 저장용기로 동시에 공급하기 위하여 내부튜브와 외부튜브 사이의 공간을 통해서 유체가 공급되도록 상기 제1유체통과공과 연결되며 내부유니언너트의 내측에 형성되는 제2유체통과공을 포함하는
    다중공간의 배관구조에 의한 유체 공급방법.
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JPH01234687A (ja) * 1988-02-01 1989-09-19 Mace Corp 二重遮蔽管継手装置
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