KR101096732B1 - 진공단열배관용 히트 브릿지를 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공단열배관용 히트 브릿지를 제조하는 방법에 관한 것으로, 일면이 개구되고, 내주 형상은 개구된 일측에서 타측으로 직경이 작아지는 제1금형 일면 가장자리에 중심이 관통된 원판을 안착하는 1단계와, 롤러를 이용하여 상기 원판을 상기 제1금형의 내주로 삽입하여 1차가공부재를 가공하는 2단계와 외주 형상은 상기 1차가공부재 내주 형상에 대응하여 일측에서 타측으로 직경이 작아지며, 타측면이 개구되어 내측 형상은 타측에서 일측으로 직경이 작아지는 제2금형에 상기 1차가공부재를 안착하는 3단계와, 상기 롤러를 이용하여 상기 1차가공부재를 상기 제2금형의 내주로 삽입하여 2차가공부재를 가공하는 4단계와 상기 2차가공부재를 상기 제2금형에서 분리하여 끝단을 절단하여 히트 브릿지를 제작하는 5단계로 이루어져, 외관과 내관 사이를 일체형의 히트 브릿지로 연결되어 열침입 경로가 길어 열침입량이 작으며, 히트 브릿지를 일체형으로 제작하여 시간 및 비용이 절감되며, 내외측이 용접없는 일체형으로 제작되어 누설의 가능성이 매우 낮다.

Description

진공단열배관용 히트 브릿지를 제조하는 방법{Method for producing heat bridge for SIVP}

본 발명은 진공단열배관의 외관과 내관 사이를 일체형으로 연결하는 진공단열배관용 히트 브릿지를 제조하는 방법에 관한 것이다.

진공단열배관(SIVP)는 극저온 유체(액화헬륨, 액화수소, 액화질소, 액화알곤)를 수송하는 극저온 고진공 설비이다. 진공단열배관은 스텐레스강 (SUS304 또는 SUS316L)의 2중관으로 내관과 외관은 특수한 스페이서(spacer)에 의해 열적으로 절연되어 있고 내관과 외관사이는 고진공으로 유지되며 복사방지용으로 다층단열재(superinsulation)가 적층으로 감겨 있어 외부로부터의 열침입을 최대한 막아준다. 또한 내관에는 극저온 상에서 발생하는 금속의 열수축 방지를 위하여 특수 벨로우즈(bellows)가 장착되어 있다. 진공단열배관은 공장에서 진공단열로 독립된 하나의 스풀로 제작하고, 각 스풀의 접속부(양 끝 말단)는 flange connection type의 바이오 네트(bayonet) 또는 히트 브릿지(heat bridge)를 설치하여 조립한다.

상기 바이오 네트는 스풀의 양측(한쪽은 male과 다른 한쪽은 female 형태)에 바이오네트가 부착되어 있는 형태이며, 현장에서는 배관을 용접 이음매 없이 볼트체결에 의한 조립만으로 설치가 완료되기 때문에 현장 작업시간이 매우 짧은 장점이 있다. 그러나, 고압, 유해가스 등에서는 안전상의 이유로 사용하지 않는 단점이 있다.

상기 히트 브릿지는 스풀의 양측에 열전달 저감을 위하여 얇은 파이프 형태의 힛 브릿지가 설치되어 진공을 유지하고 있다. 현장에서는 각 스풀의 내관과 외관을 용접하여 조립한 위 연결부를 진공배기함으로 작업이 완료된다.

도 1은 스풀을 도시하는 사시도이고, 도 2는 히트 브릿지가 사용되는 개념도이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 진공단열배관(SIVP)는 공장에서 진공단열로 독립된 하나의 스풀(10) 단위로 제작을 하고 스풀(10)별로 진공배기가 완료된 상태에서 출고된다. 또한 스풀(10)과 스풀(10)을 용접으로 연결하며 그 사이를 진공배기 한 후 조립이 완료된다. 히트 브릿지(100)란 스풀(10)의 양측에 부착이 되어 있어 내관(20), 외관(30) 사이를 진공으로 유지 할 수 있어야 하며(진공분리기능) 내관(20)(차가운 냉매가 흐르는 곳)으로의 열침입을 줄이기 위하여 얇은 두께로 제작(열전달 저감 기능) 되어야 하며 또한 외관과 내관 사이의 간격을 일정하게 유지시킬 수 있는 스페이서의 기능도 하여야 한다.

도 3은 종래의 진공단열배관용 진공분리금구를 도시하는 사시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 외관과 내관 사이에 진공분리금구(40)가 용접이 되어 있어 각 스풀을 진공유지한다.

첫째, 외관과 내관사이가 플렌지로 직접 연결되어 열침입 경로가 짧아 열침입량이 크다.

둘째, 둘째, 내부에 펄라이트 충진과 진공배기에 의해 단열을 하므로 다층단열재 시공에 비해 고진공 유지가 어렵고 단열성능이 떨어진다.

본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해서 안출된 것으로, 외관과 내관사이의 열침입량이 적으며, 히트 브릿지의 제작시간 및 비용이 적게 들어가며, 히트 브릿지의 누설 발생 가능성이 매우 작은 진공단열배관용 히트 브릿지를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 진공단열배관용 히트 브릿지를 제조하는 방법에 있어서, 일면이 개구되고, 내주 형상은 개구된 일측에서 타측으로 직경이 작아지는 제1금형 일면 가장자리에 중심이 관통된 원판을 안착하는 1단계와, 롤러를 이용하여 상기 원판을 상기 제1금형의 내주로 삽입하여 1차가공부재를 가공하는 2단계와 외주 형상은 상기 1차가공부재 내주 형상에 대응하여 일측에서 타측으로 직경이 작아지며, 타측면이 개구되어 내측 형상은 타측에서 일측으로 직경이 작아지는 제2금형에 상기 1차가공부재를 안착하는 3단계와, 상기 롤러를 이용하여 상기 1차가공부재를 상기 제2금형의 내주로 삽입하여 2차가공부재를 가공하는 4단계와 상기 2차가공부재를 상기 제2금형에서 분리하여 끝단을 절단하여 히트 브릿지를 제작하는 5단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상에서 상술한 바와 같이, 외관과 내관 사이를 일체형의 히트 브릿지로 연결되어 열침입 경로가 길어 열침입량이 작으며, 히트 브릿지를 일체형으로 제작하여 시간 및 비용이 절감되며, 내외측이 용접없는 일체형으로 제작되어 누설의 가능성이 매우 낮다.

도 1은 스풀을 도시하는 사시도.
도 2는 히트 브릿지가 사용되는 개념도.
도 3은 종래의 진공단열배관용 진공분리금구를 도시하는 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 진공단열배관용 히트 브릿지를 도시하는 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 히트 브릿지를 가공하는 1단계를 도시하는 실시도.
도 6은 본 발명에 따른 히트 브릿지를 가공하는 2단계를 도시하는 실시도.
도 7은 본 발명에 따른 히트 브릿지를 가공하는 3단계를 도시하는 실시도.
도 8은 본 발명에 따른 히트 브릿지를 가공하는 4단계를 도시하는 실시도.
도 9는 본 발명에 따른 히트 브릿지를 가공하는 5단계를 도시하는 실시도.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 히트 브릿지를 제조하는 방법을 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 진공단열배관용 히트 브릿지를 도시하는 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 히트 브릿지를 가공하는 1단계를 도시하는 실시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 히트 브릿지를 가공하는 2단계를 도시하는 실시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 히트 브릿지를 가공하는 3단계를 도시하는 실시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 히트 브릿지를 가공하는 4단계를 도시하는 실시도이고, 도 9는 본 발명에 따른 히트 브릿지를 가공하는 5단계를 도시하는 실시도이다.

도 4 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명은 일면이 개구되고, 내주 형상은 개구된 일측에서 타측으로 직경이 작아지는 제1금형(110) 일면 가장자리에 중심이 관통된 원판(120)을 안착하는 1단계와, 롤러를 이용하여 상기 원판(120)을 상기 제1금형(110)의 내주로 삽입하여 1차가공부재(130)를 가공하는 2단계와 외주 형상은 상기 1차가공부재(130) 내주 형상에 대응하여 일측에서 타측으로 직경이 작아지며, 타측면이 개구되어 내측 형상은 타측에서 일측으로 직경이 작아지는 제2금형(140)에 상기 1차가공부재(130)를 안착하는 3단계와, 상기 롤러를 이용하여 상기 1차가공부재(130)를 상기 제2금형(140)의 내주로 삽입하여 2차가공부재(150)를 가공하는 4단계와 상기 2차가공부재(150)를 상기 제2금형(140)에서 분리하여 끝단을 절단하여 히트 브릿지(100)를 제작하는 5단계로 이루어져, 진공단열배관용 히트 브릿지(100)를 제조할 수 있다.

이하, 각 단계를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 1 단계는 히트 브릿지(100)의 외측 형상 제작을 위한 제1금형(110)을 준비하는 단계이다.

상기 제1금형(110)은 일면은 개구되고, 일면의 테두리에서 외측으로 연장된 안착부(112)가 형성된다.

그리고, 상기 제1금형은 개구된 일면에서 내측으로 직경이 작아지는 내주를 형성한다.

즉, 상기 제1금형은 원뿔형상의 뾰족한 상단을 절개한 형상으로 직경이 큰 하단 테두리에는 도너츠 형상의 안착부(112)가 결합되게 된다.

한편, 상기 제1금형(110)은 타측면 또는 측면이 가공설비 장치에 결합되게 되나, 작업환경에 따라 제1금형(110)의 위치는 조절 가능하다.

그리고, 상기 제1금형(110)이 준비되면 상기 안착부(112)에 강도와 경도가 크며 내열성이 좋으며 부식이 잘되지 않는 금속재질의 원판(120)을 안착하게 된다.

상기 원판(120)은 중앙이 관통되어 있어, 히트 브릿지(100)가 완성되면 내부가 관통되게 된다.

그리고 상기 원판(120)은 일정 정도의 두께는 히트 브릿지(100)가 가공 되도록 일정 두께가 유지되어야 한다.

본 발명의 실시예에 따른 2단계는 히트 브릿지(100)의 외형을 제작하는 단계이다.

히트 브릿지(100)를 제작하는 가공설비에는 고속을 회전하여 좌우상하 이동가능한 롤러가 장착되어 있다.

따라서, 상기 롤러를 이용하여 상기 원판(120)을 상기 제1금형(110)의 내주면을 따라 푸쉬 하여, 제1금형(110) 내주 형상에 대응하는 1차가공부재(130)를 제작하게 된다.

상술하면, 상기 원판(120)의 중심에서 일정위치 이격 된 원판(120)상에 상기 롤러를 이용하여 가압하므로 원판(120)의 관통된 중심 직경은 변화가 없게 된다. 단, 상기 원판(120)의 총 두께는 상기 1단계보다 줄어들게 된다.

따라서, 상기 1차가공부재(130)는 상측의 직경이 큰 컵 형상으로 하측 중앙이 관통되게 된다.

본 발명에 따른 3단계는 히트 브릿지(100)의 내측 형상 제작을 위한 제2금형(140)을 준비하는 단계이다.

상기 제2금형(140)은 외주 형상은 상기 1차가공부재(130) 내주 형상에 대응하여 일측에서 타측으로 직경이 작아지는 상측의 뾰족한 부분이 절개된 원뿔 형상이고, 일측면 테두리에는 도너츠 형상의 지지부(142)가 결합되게 된다.

상기 지지부(142)는 상기 1차가공부재(130)의 외측부분과 접촉되어 히트 브릿지(100) 내형 제작시 롤러에 의해 가해지는 하중을 지탱해주는 역할을 한다.

그리고, 상기 제2금형(140)의 타측면은 개구되어 히트 브릿지(100) 내형이 형상화 되도록 롤러가 삽입되는 통로이다.

그리고, 상기 제2금형(140)의 내주 형상은 타측에서 일측으로 직경이 작아지게 이루어 진다.

한편, 상기 제2금형(140) 또한 당업자에 따라 가공설비 장치에 다양하게 결합 가능하다.

그리고, 상기 제2금형(140)이 준비되면 상기 1차가공부재(130)를 제2금형(140) 타측면에서 일측으로 삽입하여 1차가공부재(130)의 외측 부분이 상기 지지부(142)에 접촉되도록 한다.

본 발명에 따른 4단계는 상기 롤러를 이용하여 상기 1차가공부재(130)를 상기 제2금형(140)의 내주로 삽입 가공하여 2차가공부재(150)를 제작하는 단계이다.

상술하면, 상기 1차가공부재(130)를 상기 제2금형(140) 타측의 개구된 부분에서 일측 내주 방향으로 롤러를 이용하여 내주면에 밀착되도록 가압하게 된다. 전술한 바와 같이 상기 2차가공부재(150)의 두께는 상기 1차가공부재(130)의 두께보다 줄어들게 된다. 즉, 상기 1단계의 원판(120)의 두께를 축소하여 상기 제1금형(110)과 상기 제2금형(140)을 따라 롤러로 가압하는 가공을 통해 히트 브릿지(100)의 형상이 일체형으로 제작되게 된다.

본 발명에 따른 5단계는 상기 2차가공부재(150)의 외측 끝단과 내측 끝단을 절단하는 히트 브릿지(100)를 완성하는 단계이다.

상기 2차가공부재(150)를 상기 제2금형(140)에서 분리하여 내관의 크기에 대응하게 내측 끝단을 절단하며 외측 끝단은 외관의 크기에 대응하게 절단하게 된다.

이상과 같이 본 발명은 진공단열배관의 외관과 내관 사이를 일체형으로 연결하는 히트 브릿지를 일체형으로 제작하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하며, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것인바, 본 고안의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.

10: 스풀 20: 내관
30: 외관 100: 히트 브릿지
110: 제1금형 112: 안착부
120: 원판 130: 1차가공부재
140: 제2금형 142: 지지부
150: 제2차가공부재

Claims (1)

1. 액화헬륨, 액화수소, 액화질소, 액화아르곤등의 극저온 유체를 수송하는 극저온 고진공 설비인 진공단열배관의 내관과 외관을 연결하는 히트 브릿지를 제조하는 방법에 있어서,
   일면이 개구되고, 내주 형상은 개구된 일측에서 타측으로 직경이 작아지는 제1금형(110) 일면 가장자리에 중심이 관통된 원판(120)을 안착하는 1단계;
   롤러를 이용하여 상기 원판을 상기 제1금형(110)의 내주로 삽입하여 1차가공부재(130)를 가공하는 2단계;
   외주 형상은 상기 1차가공부재(130) 내주 형상에 대응하여 일측에서 타측으로 직경이 작아지며, 타측면이 개구되어 내측 형상은 타측에서 일측으로 직경이 작아지는 제2금형(140)에 상기 1차가공부재(130)를 안착하는 3단계;
   상기 롤러를 이용하여 상기 1차가공부재(130)를 상기 제2금형(140)의 내주로 삽입하여 2차가공부재(150)를 가공하는 4단계;
   상기 2차가공부재(150)를 상기 제2금형(140)에서 분리하여 끝단을 절단하여 히트 브릿지(100)를 제작하는 5단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 진공단열배관용 히트 브릿지를 제조하는 방법.

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