KR101126720B1 - 파열디스크용 센서 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파열디스크의 파열 감지를 위한 파괴 센서의 크기를 최소화하여 제조 단가를 저감하면서도 상기 파열디스크의 파열에 따른 파괴가 원활히 이루어지고, 상기한 파괴 센서가 안정적으로 설치된 상태로 유지될 수 있도록 한 새로운 형태의 파열디스크용 센서 어셈블리를 제공하고자 한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 압력용기의 내부 공간과 연통되게 설치된 유체 유출관을 가로막도록 설치되면서 상기 압력용기 내부가 설정 압력을 초과하거나 혹은, 설정 압력에 비해 낮을 경우 파열되는 복수의 절개선이 형성되어 이루어진 파열디스크에 있어서, 상기 파열디스크의 직경에 비해 짧게 형성됨과 더불어 내측 부위는 상기 파열디스크의 외표면 중 일부의 부위를 따라 설치되고, 양측 끝단은 상기 파열디스크의 외표면에 고정되는 파괴센서 모듈; 그리고, 상기 파괴센서 모듈을 상기 파열디스크에 고정하기 위한 센서 고정부:를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 파열디스크용 센서 어셈블리가 제공된다.

파열디스크용 센서 어셈블리, 파괴센서 모듈, 센서 고정부, 리벳

Description

파열디스크용 센서 어셈블리{sensor assembly for rupture disc}

본 발명은 파열디스크의 파열 감지를 위한 파괴 센서의 크기를 최소화하여 제조 단가를 저감하면서도 상기 파열디스크의 파열에 따른 파괴가 원활히 이루어지고, 상기한 파괴 센서가 안정적으로 설치된 상태로 유지될 수 있도록 한 새로운 형태의 파열디스크용 센서 어셈블리를 제공하고자 한 것이다.

일반적으로 화학반응기나 유체 저장탱크 등은 그 내부의 화학물질이 외부로 누설되지 않도록 구성된다.

특히, 화학반응기나 유체 저장탱크 내부의 압력이 지나치게 커질 경우 상기 화학반응기나 유체저장탱크가 폭발하는 위험이 있기 때문에 종래에는 상기 화학반응기나 유체 저장탱크 내부의 압력을 조금씩 낮춰주기 위한 벤트 장치 등이 사용되고 있다.

하지만, 전술한 벤트 장치는 화학반응기나 유체 저장탱크 내부의 압력을 조절할 수는 있지만, 그 과정에서 내부의 유체가 외부로 조금씩 누설되는 문제점이 있을 뿐 아니라 상기 화학반응기나 유체 저장탱크 내부의 압력이 과도하게 상승할 경우에 상기 화학반응기나 유체 저장탱크의 파손에 대한 우려가 발생된다는 문제점 이 있다.

이에 따라, 최근에는 국내 등록특허공보 제10-0354712호나 국내 공개특허공보 제10-2004-004180호 등에 개시된 것과 같이 상기 화학반응기나 유체저장탱크 등에 파열디스크를 설치하여 정해진 압력값에서 파열될 수 있도록 함으로써 유해 물질의 누설을 방지함과 더불어 화학반응기나 유체 저장탱크 등을 보호할 수 있도록 하였다.

특히, 최근에는 상기한 파열디스크의 파열 시점을 정확히 판단함과 더불어 상기 파열디스크의 파열에 따른 대응이 신속히 이루어질 수 있도록 상기 파열디스크의 외표면에 파괴센서가 설치되어 구성된다.

상기한 파괴센서는 그 안정적인 설치 상태의 유지 및 정확한 파괴가 이루어질 수 있도록 상기 파열디스크의 외표면 전체를 가로지르도록 설치됨과 더불어 양 끝단은 상기 파열디스크의 둘레면을 감싸는 가스켓에 고정 결합된다.

하지만, 상기 파열디스크의 크기가 크면 클 수록 전술한 파괴센서의 크기 역시 비례적으로 커져야만 함에도 불구하고 상기한 파괴센서의 크기를 크게하면 할 수록 제조 단가가 상승될 뿐 아니라 상기 파괴센서의 크기가 너무 크게 되면 제조가 불가능하다는 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 종래의 파괴센서는 양 끝단의 안정적인 고정 설치를 위해 상기 파열디스크의 둘레를 감싸는 가스켓과는 별도의 가스켓을 추가로 구비하고, 상기한 가스켓과 가스켓 사이에 상기 파괴센서의 양끝단이 개제되도록 구성됨에 따라 상기 가스켓의 추가로 인한 제조 단가의 상승이 야기된 문제점이 있다.

또한, 상기한 종래의 파괴센서는 상기 두 가스켓 사이에서 신호 케이블과 납땜 연결되도록 구성됨을 고려할 때 상기한 납땜 부위의 손상 발생시 그 유지보수가 극히 어려웠던 문제점 역시 있었다.

본 발명은 전술한 종래 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 파열디스크의 파열 감지를 위한 파괴 센서의 크기를 최소화하여 제조 단가를 저감하면서도 상기 파열디스크의 파열에 따른 파괴가 원활히 이루어지고, 상기한 파괴 센서가 안정적으로 설치된 상태로 유지될 수 있도록 한 새로운 형태의 파열디스크용 센서 어셈블리를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 파열디스크용 센서 어셈블리는 압력용기의 내부 공간과 연통되게 설치된 유체 유출관을 가로막도록 설치되면서 상기 압력용기 내부가 설정 압력을 초과하거나 혹은, 설정 압력에 비해 낮을 경우 파열되는 복수의 절개선이 형성되어 이루어진 파열디스크; 상기 파열디스크의 직경에 비해 짧게 형성됨과 더불어 내측 부위는 상기 파열디스크의 외표면 중 일부의 부위를 따라 설치되고, 양측 끝단은 상기 파열디스크의 외표면에 고정되는 파괴센서 모듈; 그리고, 상기 파괴센서 모듈을 상기 파열디스크에 고정하기 위한 센서 고정부:를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

여기서, 상기 파괴센서 모듈은 단락 여부에 따른 파열디스크의 파열을 판단하는 센서와, 상기 센서를 외부 환경으로부터 보호하도록 감싸는 필름부와, 상기 센서의 두 끝단과 연결되는 전원 케이블을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 센서 고정부는 상기 파괴센서 모듈의 양 끝단을 각각 가로지르면 서 상기 양 끝단 상면에 밀착되는 설치 브라켓과, 상기 파열 디스크 및 상기 설치 브라켓를 순차적으로 관통하여 고정되는 리벳을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 파괴센서 모듈의 내측 부위는 각 절개선 중 적어도 한 절개선의 파열 시작 부위가 위치되도록 설치됨을 특징으로 하며, 상기 파괴센서 모듈은 상기 절개선이 향하는 방향과는 수직한 방향을 향하도록 설치됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 파괴센서 모듈의 중앙 부위는 각 절개선의 파열 시작 부위들 사이에 위치되도록 설치됨을 특징으로 한다.

이상에서 설명된 바와 같은 본 발명의 파열디스크용 센서 어셈블리는 파괴센서 모듈의 전체 길이가 최소화됨으로써 파괴센서 모듈의 제조 단가를 저감할 수 있게 된 효과를 가진다.

특히, 파괴센서 모듈의 길이가 짧기 때문에 자유로운 변형(예컨대, 휨)을 이루도록 형성하는 것이 가능하고, 이에 따라 상기 파괴센서 모듈이 각 절개선의 파열 시작홈을 따라 설치하는 것이 가능하게 되어 상기 파괴센서 모듈의 정확한 파괴가 가능하게 된 효과를 가진다.

또한, 본 발명의 파열디스크용 센서 어셈블리는 파괴센서 모듈을 고정하는 구조를 리벳 구조로 적용함과 더불어 리벳팅이 이루어지는 부위에는 금속 재질의 설치 브라켓을 구비함으로써 상기한 파괴센서 모듈의 안정적인 고정이 가능할 뿐 아니라 고정 과정 중 손상됨은 방지할 수 있게 된 효과를 가진다.

이하, 전술된 바와 같은 본 발명의 파열디스크용 센서 어셈블리에 대한 바람직한 각 실시예들을 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도시한 도 1과 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 파열디스크용 센서 어셈블리는 크게 파열디스크(200)에 설치되는 파괴센서 모듈(300) 및 센서 고정부(400)를 포함하여 구성된다. 이를 각 구성별로 상세히 설명하도록 한다.

먼저, 상기 파열디스크(200)는 유체 유출관(100) 내에 해당 관로를 가로막도록 설치되면서 압력용기(10) 내부가 설정 압력을 초과하거나 혹은, 설정 압력에 비해 낮을 경우 파열되는 박판이다.

이때, 상기 유체 유출관(100)은 압력용기(10)의 내부 공간과 연통되게 설치된 관로이며, 상기 압력용기(10)는 고압 압력용기나, 고압 배관 시스템, 유압 배관장치, 자동차용 냉매가스 용기, 오토 클레이브, 초고압 압력장치, 고압 보일러, 고압 가스 용기 등이 될 수 있다.

또한, 상기 파열디스크(200)의 둘레면에는 유체 유출관(100)과의 결합 부위를 이루면서 유체의 누설을 방지하는 가스켓(201)이 설치된다.

특히, 상기한 파열디스크(200)는 그 전체 두께로 파열시점이 결정되도록 형성될 수도 있지만, 미세 압력 변화에서도 원활히 파열될 수 있도록 하기 위해 상기 파열디스크(200)의 외표면에 파열 압력에 도달될 경우 파열 형태의 결정을 위한 복수의 절개선(210)이 형성된다. 이는, 첨부된 도 3의 도시 상태와 같다.

이때, 상기 각 절개선(210)은 여타 부위에 비해 두께가 얇은 부위이며, 그 두께(혹은, 절개선의 깊이)는 파열시점의 압력에 따라 달리 결정된다.

뿐만 아니라, 상기 절개선(210)은 파열디스크(200)의 적용 대상과 같은 적용 부위에 따라 다양하게 형성된다.

예컨대, 첨부된 도 3과 같이 파열디스크(200)의 중심으로부터 방사 방향을 따라 형성되는 형태로 형성될 수도 있고, 첨부된 도 4와 같이 상기 파열디스크(200)의 가장자리 일부를 따라 형성된 C형으로 형성될 수도 있다.

또한, 상기한 절개선(210)의 양 끝단 부위 중 실질적인 파열이 시작되어야 하는 측의 끝단 부위에는 파열 시작홈(220)이 더 형성된다.

다음으로, 상기 파괴센서 모듈(300)은 상기 파열디스크(200)의 파열 여부를 감지하기 위한 센서 모듈로써, 상기 파열디스크(200)의 직경에 비해 짧게 형성됨과 더불어 내측 부위는 상기 파열디스크(200)의 외표면 중 일부의 부위를 따라 설치되고, 양측 끝단은 상기 파열디스크(200)의 외표면에 고정된다.

상기한 파괴센서 모듈(300)은 첨부된 센서(310)와 필름부(320) 및 전원 케이블(330)을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 센서(310)는 그 단락 여부에 따라 파열디스크(200)의 파열을 판단하는 부위로써, 통상의 회로선으로 이루어진다.

또한, 상기 필름부(320)는 상기 센서(310)를 외부 환경으로부터 보호하도록 감싸는 부위로써, 박막 필름으로 형성된다.

또한, 상기 전원 케이블(330)은 상기 센서(310)의 두 끝단과 연결되는 전원 선으로써, 상기한 센서(310)의 단락 여부에 따른 신호를 컨트롤러(도시는 생략됨)로 전달하는 역할을 수행한다.

특히, 첨부된 도 3 및 도 4와 같이 상기한 파괴센서 모듈(300)의 내측 부위는 상기 파열디스크(200)에 형성된 각 절개선(210) 중 적어도 어느 한 절개선의 파열 시작 부위 즉, 파열 시작홈(220)이 형성된 부위를 덮도록 위치되게 설치된다. 이때 상기한 파괴센서 모듈(300)은 해당 절개선(210)이 향하는 방향과는 수직한 방향을 향하도록 설치됨이 가장 바람직하다.

상기한 구성은 압력용기(10) 내의 압력 이상으로 인한 파열디스크(200)의 파열이 이루어질 경우 실질적으로 파열되는 각 절개선(210)의 형성 방향과는 상기 파괴센서 모듈(300)의 센서(310)가 수직하게 위치되도록 함으로써 더욱 정밀한 순간에의 센서(310) 파괴가 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.

예컨대, 첨부된 도 3과 같이 파열디스크(200)의 방사 방향을 따라 형성되는 구조의 절개선(이하, “방사형 절개선”이라 함)(210)이 적용된 파열디스크(200)일 경우 상기 파괴센서 모듈(300)은 각 방사형 절개선(210)의 파열 시작홈(220) 간이 서로 인접된 지점 중 일부의 방사형 절개선(210)의 파열 시작홈(220)을 순차적으로 감싸도록 라운드지게 설치하고, 첨부된 도 4와 같이 파열디스크(200)의 원주 방향을 따라 형성되는 구조의 절개선(이하, “C형 절개선”이라 함)이 적용된 파열디스크(200)일 경우 상기 파괴센서 모듈(300)은 어느 한 C형 절개선(210)의 파열 시작홈(220)이 위치된 부위를 덮도록 설치함과 더불어 해당 C형 절개선(210)의 형성 방향과는 수직한 방향을 향하도록 배치하는 것이다.

다음으로, 상기 센서 고정부(400)는 상기 파괴센서 모듈(300)을 상기 파열디스크(200)에 고정하기 위한 일련의 구성이다.

즉, 기존에는 파괴센서 모듈(300)을 파열디스크(200)에 고정시키지 못하고, 상기 파열디스크(200)의 둘레를 감싸는 가스켓에 고정되도록 구성함에 따라 파괴센서 모듈(300) 전체의 길이가 길 수밖에 없었지만, 본 발명에서는 상기 센서 고정부(400)의 제공에 의해 가스켓을 이용하지 않고도 파괴센서 모듈(300)을 파열디스크(200)의 외표면에 안정적으로 고정할 수 있도록 함으로써 파괴센서 모듈(300)의 길이 최소화에 따른 제조 단가의 저감 및 안정적인 파괴센서 모듈의 고정이 달성될 수 있도록 한 것이다.

본 발명의 실시예에서는 상기한 센서 고정부(400)가 설치 브라켓(410)과 리벳(420)을 포함하여 구성됨을 제시한다.

상기 설치 브라켓(410)은 상기 파괴센서 모듈(300)의 양 끝단을 각각 가로지르면서 상기 양 끝단 상면에 밀착되도록 설치되는 금속 재질의 브라켓이다.

또한, 상기 리벳(420)은 상기 설치 브라켓(410)을 상기 파열디스크(200)에 고정하기 위한 구성으로써 상기 파열디스크(200) 및 상기 설치 브라켓(410)을 순차적으로 관통하도록 구성된다.

이때, 상기한 센서 고정부(400)의 구성 중 상기 설치 브라켓(410)이 추가되여야만 하는 이유는 리벳(420)으로만 상기 파괴센서 모듈(300)과 파열디스크(200) 간을 결합하게 될 경우 박막 필름으로 이루어진 파괴센서 모듈(300)의 필름부(320)가 쉽께 찢어지는 등의 위험이 발생되기 때문이다.

물론, 상기한 파괴센서 모듈(300)을 상기 파열디스크(200)에 고정하기 위한 구성은 본 발명의 실시예로 제시되는 센서 고정부(400) 이외에 여러 구조가 제공될 수 있다. 하지만 서로 다른 재질 간을 안정적으로 결합하기 위해서는 리벳 구조가 가장 바람직하다.

한편, 첨부된 도 1에서 본 발명의 실시예에 따른 돔 형태의 파열디스크(200)에 비해 저부에 위치된 구성은 상대적으로 압력용기측에 가깝게 위치되는 별도의 파열디스크 및 디스크씨일을 표시한 것이며, 이러한 구조에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

하기에서는, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 파열디스크용 센서 어셈블리의 동작 과정에 대하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.

최초, 유체 유출관(100)에는 파열디스크(200)가 설치된 상태임과 더불어 상기 파열디스크(200)의 외표면에는 센서 고정부(400)에 의해 파괴센서 모듈(300)이 고정 설치된 상태로 유지된다.

상기한 상태 도중 압력용기(10) 내부의 압력 변화(예컨대, 압력 증가)가 발생되고, 상기한 압력 변화가 상기 파열디스크(200)의 설정 파열압력을 초과하게 된다면 상기 파열디스크(200)는 파열 시작홈(220)이 형성된 부위로부터 각 절개선(210)이 형성된 방향을 향해 파열이 시작된다.

그리고, 상기와 같이 각 절개선(210)의 파열이 이루어질 경우 상기 파열디스크(200)가 파열되는 외표면측에 위치된 파괴센서 모듈(300)은 상기 각 절개선(210)을 기준으로 파열되면서 휘는 부위에 의해 절단되면서 파괴센서 모듈(300)을 구성하는 필름부(320) 및 센서(310)의 단락이 이루어진다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 파괴센서 모듈(300)은 상기 각 절개선(210) 중의 일부 절개선의 파열 시작홈(220)이 형성된 위치를 따라 설치되도록 구성됨으로써 파열디스크(200)의 파열 발생이 시작되는 순간 상기 파괴센서 모듈(300)의 정확한 파괴가 이루어지게 되기 때문에 정확한 파열시점의 판독이 가능하게 된다.

결국, 상기한 센서(310)의 단란에 의해 전원 케이블(330)로 연결된 컨트롤러(도시는 생략됨)는 파열디스크(200)의 파열 상태를 인지하면서 압력용기(10) 내부가 강제 벤트되도록 제어함에 따라 안전 사고의 발생을 미연에 차단하게 된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파열디스크 어셈블리의 설치 상태를 설명하기 위해 나타낸 단면도

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파열디스크 어셈블리의 파괴센서 모듈 및 센서 고정부 간의 관계를 설명하기 위해 나타낸 분해 사시도

도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파열디스크 어셈블리의 파괴센서 모듈이 설치된 상태를 설명하기 위해 나타낸 사시도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100. 유체 유출관 200. 파열디스크

210. 절개선 220. 파열 시작홈

300. 파괴센서 모듈 310. 센서

320. 필름부 330. 전원 케이블

400. 센서 고정부 410. 설치 브라켓

420. 리벳

Claims (6)

1. 압력용기의 내부 공간과 연통되게 설치된 유체 유출관을 가로막도록 설치되면서 상기 압력용기 내부가 설정 압력을 초과하거나 혹은, 설정 압력에 비해 낮을 경우 파열되는 복수의 절개선이 형성되어 이루어진 파열디스크에 있어서,

   상기 파열디스크의 직경에 비해 짧게 형성됨과 더불어 내측 부위는 상기 파열디스크의 외표면 중 일부의 부위를 따라 설치되고, 양측 끝단은 상기 파열디스크의 외표면에 고정되는 파괴센서 모듈; 그리고,

   상기 파괴센서 모듈을 상기 파열디스크에 고정하기 위한 센서 고정부:를 포함하여 구성되며,

   상기 센서 고정부는

   상기 파괴센서 모듈의 양 끝단을 각각 가로지르면서 상기 양 끝단 상면에 밀착되는 설치 브라켓과,

   상기 파열 디스크 및 상기 설치 브라켓를 순차적으로 관통하여 고정되는 리벳을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 파열디스크용 센서 어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 파괴센서 모듈은

   단락 여부에 따른 파열디스크의 파열을 판단하는 센서와,

   상기 센서를 외부 환경으로부터 보호하도록 감싸는 필름부와,

   상기 센서의 두 끝단과 연결되는 전원 케이블을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 파열디스크용 센서 어셈블리.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 파괴센서 모듈의 내측 부위는 각 절개선 중 적어도 한 절개선의 파열 시작 부위가 위치되도록 설치됨을 특징으로 하는 파열디스크용 센서 어셈블리.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 파괴센서 모듈은 상기 절개선이 향하는 방향과는 수직한 방향을 향하도록 설치됨을 특징으로 하는 파열디스크용 센서 어셈블리.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 파괴센서 모듈의 중앙 부위는 각 절개선의 파열 시작 부위들 사이에 위치되도록 설치됨을 특징으로 하는 파열디스크용 센서 어셈블리.

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