KR100963830B1 - 압력용기 급격 개방장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압력의 변동이 심한 고압용기의 급격한 압력상승시 신속히 포트를 개방시켜 용기를 보호하는 압력용기 급격 개방장치에 관한 것으로, 압력 용기의 포트를 개폐시키는 마개의 외측에 배치되고 반경 방향으로 이동됨으로써 포트의 내벽에 걸림될 수 있게 형성되는 록크바와, 록크바에 접촉되며 록크바의 이동방향에 대하여 직각을 이루는 방향으로 이동될 수 있게 구성되는 실린더 및. 실린더를 통과하여 마개에 체결될 수 있게 형성되고 압력 용기에 기준치 이상의 내압이 발생될 때 파단시킴으로써 실린더가 이동될 수 있게 하여 마개를 개방시키는 폭발볼트를 포함한다. 이에 의하여, 기준치 내압까지 마개의 밀봉 상태를 안정적으로 지지할 수 있을 뿐만 아니라, 폭발볼트에 의하여 급격한 압력에 대하여 신속한 개방을 유도할 수 있게 된다. 또한, 록크바의 이동을 위하여 작동 신뢰도가 검증된 상용 폭발볼트를 사용할 수 있으므로 신뢰성이 우수한 급격 개방장치를 구현할 수 있다.

압력용기, 폭발볼트, 쐐기, 급격개방

Description

압력용기 급격 개방장치{PRESSURE RELEASE APPARATUS FOR HIGH PRESSURE CONTAINER}

본 발명은 압력의 변동이 심한 고압용기의 급격한 압력상승시 신속히 포트를 개방시켜 용기를 보호하는 압력용기 급격 개방장치에 관한 것이다.

일반적으로 고압 용기의 경우 안전 레벨 이상의 압력이 가해질 경우, 압력 매체를 자동 배출하는 릴리프 밸브(relief valve)가 사용된다. 그러나 목적에 따라서는 압력 매체의 배출이 릴리프 밸브 배출수준을 초월하는 급속한 배출을 요하는 경우도 발생한다. 이 경우 사용 가능한 수단이 포트의 급격 개방이다.

포트의 급격한 개방용으로 주로 파일럿(pilot) 장치가 이용되기도 하는데, 이는 적용 예에 따라 기구적 형태가 모두 상이하며, 매 경우마다 기기에 맞는 특수한 파일럿 장치를 자체를 개발하여야 하며, 적용 신뢰도 확보를 위해 많은 시험평가를 거쳐야 하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 압력의 변동이 심한 고압용기의 급격한 압력개방을 위해 짧은 시간에 작동이 가능하며 신뢰성이 높은 기구 메카니즘을 갖는 압력용기 급격 개방장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 압력 개방을 위해 신뢰도가 검증되고 상용으로 사용될 수 있는 재료를 사용함으로써 높은 신뢰도의 작동 성능을 제공할 수 있도록 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 압력 용기의 포트를 개폐시키는 마개의 외측에 배치되고, 반경 방향으로 이동됨으로써 포트의 내벽에 걸림될 수 있게 형성되는 록크바; 록크바에 접촉되며 록크바의 이동방향에 대하여 직각을 이루는 방향으로 이동될 수 있게 구성되는 실린더; 및 실린더를 통과하여 마개에 체결될 수 있게 형성되고, 압력 용기에 기준치 이상의 내압이 발생될 때 파단시킴으로써 실린더가 이동될 수 있게 하여 마개를 개방시키는 폭발볼트를 포함하는 압력용기 급격 개방장치를 제시한다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 록크바는 실린더를 중심으로 방사상으로 복수 개가 배치될 수 있다. 실린더에 의하여 복수의 록크바들은 동시에 이동되며 포트에 걸림되거나 해제될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 록크바와 실린더 중 적어도 어느 하나에는 실 린더가 이동시 록크바를 반경방향으로 이동시킬 수 있게 경사면이 형성될 수 있다. 이 경사면은 폭발볼트의 조임시 발생하는 실린더의 축방향 이동을 록크바의 반경방향 이동으로 효과적으로 변환시킨다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 록크바의 끝단에는 돌출부가 형성되고, 포트의 내벽에는 돌출부가 걸림되도록 걸림홈이 형성될 수 있다. 이 경우, 돌출부와 걸림홈 중 적어도 어느 하나에는 압력용기의 내압에 의하여 록크바를 후퇴시키는 방향으로 힘이 작용할 수 있게 경사면이 형성될 수 있다. 이러한 경사면은 압력용기에 내압이 발생할 시 록크바가 경사면을 따라 마찰되는 과정에서 용이하게 후퇴되도록 한다.

상기와 같이 본 발명과 관련된 압력용기 급격 개방장치에 의하면, 록크바가 포트에 걸려진 상태에서 압력용기에 기준치 이상의 내압이 발생하면 폭발볼트를 파단시켜 실린더가 이동되도록 함으로써 록크바를 후퇴시켜 마개를 개방시키는 것이므로 기준치 내압까지 마개의 밀봉 상태를 안정적으로 지지할 수 있을 뿐만 아니라, 폭발볼트에 의하여 급격한 압력에 대하여 신속한 개방을 유도할 수 있게 된다.

본 발명과 관련된 일 측면에 의하면, 록크바의 이동을 위하여 작동 신뢰도가 검증된 상용 폭발볼트를 사용할 수 있으므로 신뢰성이 우수한 개방장치를 구현할 수 있다.

또한, 본 발명과 관련된 일 측면에 의하면, 방사상으로 배치된 복수의 경사면을 갖는 록크바를 사용함으로써 고압에 대하여 구조적으로 안전하면서 개방할 때 는 높은 신뢰도의 개방 기능을 발휘해야 하는 압력용기의 급격 개방장치의 특성을 잘 만족시킬 수 있으며, 다양한 포트 크기에 맞게 적용이 용이한 장점이 있다.

이하, 본 발명과 관련된 압력용기 급격 개방장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명과 관련된 급격 개방장치가 압력용기에 장착된 모습을 보인 외관 평면도이다. 도시된 것과 같이, 압력용기(1)는 돔(dome) 형태로 형성되어 있으며, 두 개의 평면부(9)에 포트 및 포트를 개방시키는 급격 개방장치(10)가 설치되어 있다. 이러한 2조의 개방장치(10)(10)는 압력용기(1) 내의 압력 발생에 대하여 개방의 신뢰성을 높인다.

도 1에 의하면, 개방장치(10)는 방사상으로 배열된 8개의 록크바(13)를 포함하고 있으며, 이들 록크바(13)들에 의하여 압력용기(1)의 마개(17)가 지지되고 있음을 볼 수 있다. 다만, 록크바(13)의 수량과 형상은 압력용기(1) 압력과 포트의 직경에 따르는 마개(17)의 토출하중에 적합하게 설계될 수 있다. 개방장치(10) 및 록크바(13)의 구성 및 작용은 도 2 및 도 3을 통하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명과 관련된 압력용기 급격 개방장치의 단면도이고, 도 3은 도 2의 개방장치의 작동 상태를 보인 단면도이며, 도 4는 도 3의 A부분의 확대도이다.

이들 도면에 도시된 것과 같이, 압력 용기에는 포트(8)를 개폐시키는 마개(17)가 구비되며, 마개(17)는 본 발명과 관련된 압력용기 급격 개방장치(10)에 의하여 개방될 수 있게 구성되어 있다.

압력용기 급격 개방장치(10)는 록크바(13), 실린더(20) 및 폭발볼트(11)를 포함하고 있다.

록크바(13)는 마개(17)의 외측에 중심으로부터 반경 방향으로 이동됨으로써 포트(8)의 내벽에 걸림될 수 있게 형성된다. 이러한 록크바(13)는 평상시에 마개(17)를 지지하고 내압발생시에 마개(17)가 개방될 수 있게 중심방향으로 후퇴된다.

실린더(20)는 록크바(13)의 이동방향에 대하여 직각을 이루도록 형성되어 있으며, 도 1과 같이 복수의 록크바(13)의 중심쪽에 각 록크바(13)와 접촉되도록 배치되어 있다. 폭발볼트(11)는 실린더(20)를 통과하여 마개(17)에 체결됨으로써 록크바(13)를 반경방향으로 이동시켜 록크바(13)가 포트(8)의 내벽에 걸림되도록 한다.

도 2 및 도 3에 의하면, 록크바(13)와 실린더(20)에는 실린더(20)가 이동시 록크바(13)를 반경방향으로 이동되도록 하고, 반대로 록크바(13)가 이동시 실린더(20)를 수직방향으로 이동되도록 각각 경사면(16,21)이 형성되어 있다. 이러한 경사면(16,21)은 폭발볼트(11)를 조임시 실린더(20)를 통하여 록크바(13)의 반경방향으로 이동시키고, 폭발볼트가 파단시 내압에 의하여 후퇴되는 록크바(13)에 의하여 실린더(20)가 수직방향으로 이동되도록 한다.

도 2 및 도 3에 의하면, 록크바(13)의 끝단에는 돌출부(14)가 형성되어 있으며, 포트(8)의 내벽에는 돌출부(14)가 걸림되도록 걸림홈(4)이 형성되어 있는 것을 볼 수 있다. 이러한 돌출부(14) 및 걸림홈(4)에는 도 4와 같이, 경사면(14a)(4a)이 각각 형성됨으로써 압력용기(1)의 기준치 이상의 내압에 의하여 록크바(13)를 후퇴시키는 방향으로 힘이 작용시킨다. 이러한 경사면(14a)(4a)은 압력용기(1)에 내압이 발생할 시 록크바(13)가 걸림홈(4)과 포트(8)의 내벽을 따라 접촉하는 과정에서 마찰력을 줄이고 록크바(13)를 용이하게 후퇴시킨다.

폭발볼트(11)는 압력 용기에 기준치 이상의 내압이 발생될 때 파단될 수 있게 구성된다. 즉, 폭발볼트(11)의 내부의 홀(11a)에는 폭약이 수용되어 있으며, 폭약은 폭발볼트(11)에 연결된 점화도선(12)을 통하여 정격전류가 인가될 때 폭발될 수 있다. 폭발되어 발생되는 화염은 실린더(20) 상에 형성된 배기홀(23)을 통하여 배출된다. 그 결과 폭발볼트(11)는 실린더(20) 내의 파단부위(19)에서 파단하게 되고, 폭발볼트(11)에 의하여 함께 조여져 있던 실린더(20)의 구속상태가 해제된다. 폭발볼트(11)의 작동은 압력용기(1)의 압력은 센서 등에 의하여 감지되어 제어판의 제어신호에 따라 자동적으로 이루어질 수 있다.

폭발볼트(11)에 의하여 구속상태가 해제된 실린더(20)는 록크바(13)에 대하여 반경방향으로 더이상 힘을 가하지 못하며, 반대로 록크바(13)의 중심방향 이동에 의하여 경사면(16,21)을 따라 가이드되어 수직방향으로 상승하게 된다(도 3 참조).

이와 같은 메카니즘은 폭발볼트(11)가 마개(17)에 체결되는 과정에서 실린더(20)와 록크바(13)를 통하여 마개(17)가 포트(8)에 안정적으로 지지될 수 있도록 하고, 압력용기(1)에 기준치 이상의 내압이 걸릴 때 폭발볼트(11)를 작동시켜면, 마개(17)에 가해지는 압력이 자연스럽게 록크바(13)를 후퇴시켜 마개(17)가 포 트(8)로부터 개방되는 것을 가능하게 한다. 또한, 마개(17)에 폭발볼트(11)를 체결할 수 있도록 가공만 하면 되는 것이므로 신뢰성이 검증된 상용의 폭발볼트의 채택을 용이하게 하는 장점이 있다.

또한, 도 2 및 도 3과 같이, 압력용기(1)에는 마개(17)의 직경을 맞추기 위해 마개 어댑터(2)가 사용될 수 있다. 그 밖에 포트(8)와 마개 어댑터(2) 사이의 기밀을 유지하기 위한 어댑터 씰링(6), 마개(17)와 마개 어댑터(2) 사이의 기밀을 유지하기 위한 마개 씰링(5), 폭발볼트(11)의 와셔(18) 및, 록크바(13)를 가이드하고 지지하는 가이드지지부(15)가 구비될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 압력용기 급격 개방장치를 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 개시된 실시의 적어도 하나 이상이 조합될 수 있으며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명과 관련된 급격 개방장치가 압력용기에 장착된 모습을 보인 외관 평면도

도 2는 본 발명과 관련된 압력용기 급격 개방장치의 단면도

도 3은 도 2의 개방장치의 작동 상태를 보인 단면도

도 4는 도 3의 A부분의 확대도

*도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 압력용기 2: 마개 어댑터

4: 걸림홈 4a: 경사면

10: 압력용기 급격 개방장치 11: 폭발볼트

12: 점화도선 13: 록크바

14: 돌출부 14a: 경사면

16: 경사면 17: 마개

18: 와셔 19: 파단부위

20: 실린더 21: 경사면

Claims (5)

1. 압력 용기의 포트를 개폐시키는 마개의 외측에 배치되고, 반경 방향으로 이동됨으로써 상기 포트의 내벽에 걸림될 수 있게 형성되는 록크바;

   상기 록크바에 접촉되며 상기 록크바의 이동방향에 대하여 직각을 이루는 방향으로 이동될 수 있게 구성되는 실린더; 및

   상기 실린더를 통과하여 상기 마개에 체결될 수 있게 형성되고, 상기 압력 용기에 기준치 이상의 내압이 발생될 때 파단시킴으로써 상기 실린더가 이동될 수 있게 하여 상기 록크바를 후퇴시켜 상기 마개를 개방시키는 폭발볼트를 포함하는 압력용기 급격 개방장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 록크바는 상기 실린더를 중심으로 방사상으로 복수 개가 배치되는 것을 특징으로 하는 압력용기 급격 개방장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 록크바와 실린더 중 적어도 어느 하나에는 상기 실린더가 이동시 상기 록크바를 반경방향으로 이동시킬 수 있게 경사면이 형성된 것을 특징으로 하는 압력용기 급격 개방장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 록크바의 끝단에는 돌출부가 형성되고,

   상기 포트의 내벽에는 상기 돌출부가 걸림되도록 걸림홈이 형성된 것을 특징으로 하는 압력용기 급격 개방장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 돌출부와 걸림홈 중 적어도 어느 하나에는 상기 압력용기의 내압에 의하여 상기 록크바를 후퇴시키는 방향으로 힘이 작용할 수 있게 경사면이 형성된 것을 특징으로 하는 압력용기 급격 개방장치.

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