KR101223200B1 - 온도 보호형 파열 디스크 어셈블리 - Google Patents

온도 보호형 파열 디스크 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유체 시스템 내의 온도로 인해 파열 디스크가 설정된 압력에 도달하지 않았음에도 불구하고 파열됨이 방지될 수 있도록 한 새로운 구조의 온도 보호형 파열 디스크 어셈블리에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 양 단이 개구되면서 고압 유체가 통과하는 관로를 형성하는 메인 바디; 상기 메인 바디 내에 고정 설치되면서 상기 메인 바디 내의 압력 유입측 공간 및 압력 유출측 공간을 서로 구획함과 더불어 설정 압력 조건에서 파열되도록 형성된 파열 디스크; 상기 메인 바디의 상기 압력 유입측 공간 내에 일단이 요입된 상태로 고정됨과 더불어 타단은 상기 메인 바디의 외부로 돌출되어 유체 시스템 내부 공간에 위치되도록 설치되며, 단열성을 제공하면서 압력의 통과는 가능하게 구성된 1차 단열부; 그리고, 상기 메인 바디의 내부 중 상기 압력 유입측 공간 내에 충전되어 단열성을 제공하면서 압력의 통과는 가능하게 구성된 2차 단열부:를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 온도 보호형 파열 디스크 어셈블리가 제공된다.

Description

온도 보호형 파열 디스크 어셈블리{rupture disc assembly}
본 발명은 파열 디스크 어셈블리에 관한 것으로써, 더욱 구체적으로는 유체 시스템 내의 온도로 인해 파열 디스크가 설정된 압력에 도달하지 않았음에도 불구하고 파열됨이 방지될 수 있도록 한 새로운 구조의 온도 보호형 파열 디스크 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로 파열 디스크(ruptuer disc)는 가스나 액체 상태의 유체가 저장되는 시스템에서의 안전 장치로 사용된다.
즉, 유체가 저장되는 시스템 내의 압력이 설정된 압력을 초과하게 될 경우 시스템의 안전을 위해 파열 디스크가 파열되도록 함으로써 시스템 내의 유체에 대한 방출을 통해 안전 사고가 방지될 수 있도록 한 것이다.
그러나, 전술된 종래의 일반적인 파열 디스크는 디스크에 적용되는 소재의 한계이하 온도조건에만 적용하도록 고려한 문제점이 있었다.
즉, 파열 디스크가 설치되는 환경 중 일반적으로 쓰이는 디스크의 소재가 견디지 못하는 온도에서 운전되는 환경의 조건도 있으나 상기한 일반적인 파열 디스크 어셈블리로는 이러한 모든 환경에 대응하여 적용하기가 어려웠던 것이다.
이에 따라, 종래에는 유체 시스템 내부에서 발생된 고온의 조건을 견디지 못하고 파열 디스크가 손상되어 원치않는 파열이 이루어진 문제점이 있었으며, 이로 인해 상기의 고온 조건을 갖는 유체 시스템에는 파열 디스크 어셈블리를 쉽게 적용하지 못하였던 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 종래 기술에 따른 각종 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 유체 시스템 내의 온도로 인해 파열 디스크 어셈블리를 적용하지 못함을 해소할 수 있도록 함과 더불어 파열 디스크가 설정된 압력에 도달하지 않았음에도 불구하고 파열되는 문제점이 방지될 수 있도록 한 새로운 구조의 온도 보호형 파열 디스크 어셈블리를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 온도 보호형 파열 디스크 어셈블리에 따르면 양 단이 개구되면서 고압 유체가 통과하는 관로를 형성하는 메인 바디; 상기 메인 바디 내에 고정 설치되면서 상기 메인 바디 내의 압력 유입측 공간 및 압력 유출측 공간을 서로 구획함과 더불어 설정 압력 조건에서 파열되도록 형성된 파열 디스크; 상기 메인 바디의 상기 압력 유입측 공간 내에 일단이 요입된 상태로 고정됨과 더불어 타단은 상기 메인 바디의 외부로 돌출되어 유체 시스템 내부 공간에 위치되도록 설치되며, 단열성을 제공하면서 압력의 통과는 가능하게 구성된 1차 단열부; 그리고, 상기 메인 바디의 내부 중 상기 압력 유입측 공간 내에 충전되면서 단열성을 제공하면서 압력의 통과는 가능하게 구성된 2차 단열부:를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
여기서, 상기 1차 단열부는 고체 단열재로 형성됨과 더불어 중앙측 부위에는 상기 유체 시스템 내부 공간의 압력을 제공받을 수 있도록 통과공이 관통 형성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 2차 단열부는 섬유 재질로 형성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 2차 단열부의 일부는 상기 메인 바디의 압력 유입측 공간 내로 요입된 1차 단열부의 일단을 감싸도록 형성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 메인 바디의 내벽면 중 상기 2차 단열부가 충전되는 부위의 내벽면에는 단턱진 구조의 단턱부가 형성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 메인 바디 내의 압력 유츨측 공간에는 상기 파열 디스크의 둘레측 부위를 고정하면서 내측 부위는 개구된 가압링과, 상기 가압링을 상기 메인 바디 내에 고정하면서 내측 부위는 개구된 플러그가 더 포함되어 구성됨을 특징으로 한다.
이상에서와 같은 본 발명의 온도 보호형 파열 디스크 어셈블리는 파열 디스크가 유체 시스템 내부의 온도에 대한 영향을 극히 미미하게만 받을 수 있도록 구성됨에 따라 고온의 영향에 의한 파열 디스크의 비정상적 파열 발생을 방지할 수 있게 된 효과를 가진다.
특히, 파열 디스크로 고온의 열기 전달을 차단하는 구성이 1차 단열부 및 2차 단열부로 구성하여 두 번에 걸친 단열이 이루어질 수 있도록 함으로써 단열성을 더욱 향상시킬 수 있게 됨과 더불어 상기 1차 단열부는 고체 단열재로 구성하여 실질적인 유체 시스템에 설치되는 부위로 제공되도록 구성함에 따라 단열 효과를 더욱 향상시킬 수 있게 된 효과를 가진다.
더욱이, 1차 단열부의 중앙으로는 미세한 통과공을 형성함으로써 시스템 내부의 화염 및 고온의 열기를 차단하고 내부 압력을 효과적으로 파열 디스크 쪽으로 공급하며, 2차 단열부는 섬유 재질로 형성함으로써 1차 단열부를 통과한 고온의 열기를 추가로 차단하고, 압력의 전달은 원활히 이루어질 수 있게 되어 상기 파열 디스크의 열 영향력을 최소로 하여 파열 디스크의 신뢰성이 향상된 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온도 보호형 파열 디스크 어셈블리를 유체 시스템에 적용한 상태를 설명하기 위해 나타낸 상태도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온도 보호형 파열 디스크 어셈블리를 설명하기 위해 나타낸 일부 분해도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온도 보호형 파열 디스크 어셈블리를 설명하기 위해 나타낸 단면도
도 4는 도 3의 “A”부분에 대한 확대도
이하, 본 발명의 온도 보호형 파열 디스크 어셈블리에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 더욱 구체적으로 설명하도록 한다.
첨부된 도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 온도 보호형 파열 디스크 어셈블리(100)는 유체 시스템(10)의 연통 관로(11)에 설치된다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 온도 보호형 파열 디스크 어셈블리(100)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 크게 메인 바디(110)와, 파열 디스크(120)와, 1차 단열부(130) 및 2차 단열부(140)를 포함하여 구성된다.
이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 메인 바디(110)는 본 발명의 실시예에 따른 온도 보호형 파열 디스크 어셈블리(100)의 몸체를 형성하는 부위로써, 파열 디스크(120)의 설치 공간을 제공함과 더불어 유체 시스템(10)으로부터 유출되는 고압 가스의 유출 유동을 안내하는 구성이다.
상기한 메인 바디(110)는 양 단이 개구되도록 형성되면서 고압 유체가 통과하는 관로를 형성하는 파이프체로 형성된다.
이때, 상기 메인 바디(110)의 내측 중앙 부위에는 파열 디스크(120)의 안착을 위한 디스크 자리부(111)가 단턱지게 형성되며, 상기 디스크 자리부(111)의 위치를 기준으로 고압 유체가 유입되는 압력 유입측 공간(112)과 고압 유체가 유출되는 압력 유출측 공간(113)으로 각각 구분된다.
다음으로, 상기 파열 디스크(120)는 상기 메인 바디(110) 내의 압력 유입측 공간(112) 및 압력 유출측 공간(113)을 서로 구획함과 더불어 설정 압력 조건에서 파열되는 부위로써, 상기 메인 바디(110) 내의 디스크 자리부(111)에 고정 설치된다.
본 발명의 실시예에서는 상기한 파열 디스크(120)가 돔 형상의 돔부(121) 및 평판 링 형상의 둘레부(122)를 갖는 돔형 파열 디스크임을 그 예로 하지만, 실질적인 사용 조건 등을 고려할 때 평판형 구조의 파열 디스크 혹은, 여타 구조의 파열 디스크로 제공될 수도 있다.
이때, 상기 파열 디스크(120)의 각 부위 중 둘레부(122)는 상기 디스크 자리부(111)의 외면에 안착 고정되는 부위이고, 돔부(121)는 압력 조건에 따라 실질적인 파열이 이루어지는 부위이다.
이와 함께, 상기 메인 바디(110)의 압력 유출측 공간(113)에는 상기 파열 디스크(120)의 둘레부(122)를 고정하면서 내측 부위는 개구된 가압링(150)과, 상기 가압링(150)을 상기 메인 바디(110) 내에 고정하면서 내측 부위는 개구된 플러그(160)가 더 포함되어 구성된다.
이때, 상기 가압링(150)은 상기 파열 디스크(120)의 둘레부(122)에 밀착되어 고정하도록 설치되고, 상기 플러그(160)는 상기 가압링(150)을 가압하면서 상기 메인 바디(110)의 내주면에 스크류 체결 방식 등으로 체결 고정된다.
다음으로, 상기 1차 단열부(130)는 유체 시스템(10)에 장착되는 부위로써, 일단은 상기 메인 바디(110)의 압력 유입측 공간(112) 내에 요입된 상태로 고정됨과 더불어 타단은 상기 메인 바디(110)의 외부로 돌출되어 유체 시스템(10)의 내부 공간과 연통되는 연통 관로(11)에 설치된다.
상기한 1차 단열부(130)는 중앙측 부위에는 상기 유체 시스템(10) 내부 공간의 압력을 제공받을 수 있도록 통과공(131)이 관통 형성되어 이루어진다.
즉, 상기 1차 단열부(130)는 파열 디스크 어셈블리(100)를 유체 시스템(10)에 설치하는 부위로 제공됨과 더불어 상기 통과공(131)을 통한 상기 유체 시스템(10) 내의 압력이 상기 메인 바디(110) 내의 파열 디스크(120)가 설치된 공간으로 제공될 수 있도록 하면서도 재질적인 특징으로 인한 단열성을 제공하여 상기 파열 디스크(120)로 화염 및 열기가 제공됨을 일차적으로 줄일 수 있도록 한 것이다.
특히, 상기한 1차 단열부(130)는 전술된 바와 같은 설치 부위로의 제공 및 단열성의 제공을 위해 고체 단열재로 형성된다. 이때 상기 고체 단열재는 고온에서의 변형은 발생되지 않으면서도 충분한 강성을 가지며, 이와 더불어 단열성을 제공할 수 있는 재질의 단열재로써, 예컨대 카본 페놀릭 등이 될 수 있다.
다음으로, 상기 2차 단열부(140)는 상기 1차 단열부(130)를 통해 유입되는 유체로부터 재차적인 온도의 저감을 이룰 수 있도록 한 부위이다.
상기한 2차 단열부(140)는 상기 1차 단열부(130)와는 달리 섬유 재질로 형성되며, 상기 메인 바디(110)의 내부 공간 중 압력 유입측 공간(112)에 채워진 상태로 파열 디스크(120)의 압력 유입측면을 감싸도록 제공된다.
이때, 상기 2차 단열부(140)를 이루는 섬유 재질에는 세라크울과 같이 단열성을 제공하면서도 압력의 통과는 가능한 재질로 제공됨이 바람직하다.
특히, 상기 2차 단열부(140)의 일부는 상기 메인 바디(110)의 압력 유입측 공간(112) 내로 요입된 1차 단열부(130)의 일단을 감싸도록 형성됨으로써, 상기 1차 단열부(130)의 표면을 따라 전도되는 열기가 메인 바디(110)로 직접 전도됨을 방지하도록 구성된다.
이와 함께, 상기 메인 바디(110)의 내벽면 중 상기 2차 단열부(140)가 충전되는 부위의 내벽면에는 단턱진 구조의 단턱부(114)가 형성되며, 상기 2차 단열부(140)는 상기한 단턱부(114)와 파열 디스크(120)로 인해 원치않게 메인 바디(110) 외부로 유출됨이 방지될 수 있다.
한편, 메인 바디(110)의 끝단인 상기 2차 단열부(140)가 외부로 노출되는 부위의 벽면에는 단열부재(170)가 더 포함되어 구성된다.
상기한 단열부재(170)는 파열 디스크 어셈블리(100)가 유체 시스템(10)의 연통 관로(11)에 설치될 경우 상기 연통 관로(110) 내에 압입 고정되는 부위로 제공됨으로써, 상기 연통 관로(11)로부터 상기 파열 디스크 어셈블리(100)의 메인 바디(110)로 직접 열전도가 이루어짐을 차단하는 역할을 수행한다.
하기에서는, 전술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 온도 보호형 파열 디스크 어셈블리(100)의 작용에 대하여 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
우선, 첨부된 도 2와 같이 일반적인 상황에서는 유체 시스템(10) 내부의 압력이 설정 압력을 초과하지 않기 때문에 본 발명의 실시예에 따른 파열 디스크 어셈블리(100)의 파열 디스크(120)는 단순히 메인 바디(110) 내의 관로를 폐쇄한 상태로 유지된다.
이때, 파열 디스크 어셈블리(100)를 이루는 1차 단열부(130)의 일부는 상기 유체 시스템(10)의 연통 관로(11)에 결합됨에 따라 상기 유체 시스템(10) 내부의 고온-고압 상태의 유체로부터 고온의 열기를 제공받지만, 상기한 1차 단열부(130)가 고체 단열재로 이루어짐을 고려할 때 상기한 열기가 메인 바디(110)로 전도됨은 방지된다.
물론, 상기 유체 시스템(10) 내의 유체는 상기 1차 단열부(130)의 중앙측 부위를 관통하는 통과공(131)을 통해 상기 메인 바디(110)의 압력 유입측 공간(112) 내부로 유입되며, 이렇게 메인 바디(110)의 압력 유입측 공간(112) 내로 유입된 유체는 실질적으로 고온의 특성을 가진다. 하지만, 상기와 같이 1차 단열부(130)의 통과공(131)을 통과하여 상기 메인 바디(110)의 압력 유입측 공간 내부로 유입된 유체는 2차 단열부(140)를 통과하게 되고, 이의 과정에서 재차적으로 온도가 저감된 후 상기 메인 바디(110) 내의 파열 디스크(120)에 영향을 미치게 된다.
뿐만 아니라, 상기 유체 시스템(10)에 결합되는 1차 단열부(130)의 외표면을 통해서도 열기의 전도가 이루어질 수 있다. 하지만, 상기 1차 단열부(130)의 외표면을 통해 메인 바디(110) 내에 위치된 부위로 열기의 전도가 이루어진다 하더라도 해당 부위를 감싸는 2차 단열부(140)에 의해 온도의 저감이 이루어지게 된다.
따라서, 상기한 파열 디스크(120)는 유체 시스템(10) 내의 온도에 대한 영향을 극히 미미하게만 제공받기 때문에 상기 유체 시스템(10) 내의 온도로 인한 비정상적인 파열이 방지된다. 즉, 설정된 파열 압력에 미처 도달되지 않았음에도 불구하고 고온의 열기 및 화염으로 인해 비정상적으로 파열됨이 방지되는 것이다.
한편, 전술한 바와 같은 유체 시스템(10)의 정상 운전 상태에서 유체 시스템 내부의 압력이 이상적으로 증가하여 파열 디스크(120)의 파열에 따른 설정 압력을 초과하게 된다면 파열 디스크(120)의 파열이 이루어지게 된다.
즉, 상기한 바와 같이 유체 시스템(10) 내에서 발생된 이상 압력은 1차 단열부(130)의 통과공(131)을 통과하여 2차 단열부(140)로 제공됨과 더불어 상기 2차 단열부(140) 역시 원활히 통과하면서 파열 디스크(120)로 제공되어 상기 파열 디스크(120)를 파열시키게 되는 것이다.
이때, 상기한 유체 시스템(10) 내의 유체 압력이 상기 2차 단열부(140)를 원활히 통과할 수 있음은 상기한 2차 단열부(140)가 섬유 재질로 형성되기 때문이다.
따라서, 전술된 이상 압력에 따른 파열 디스크(120)의 파열로 인해 상기 유체 시스템(10) 내의 고압 유체는 1차 단열부(130)의 통과공(131) 및 메인 바디(110)의 내부를 순차적으로 통과하여 외부로 배출되고, 이로 인해 상기 유체 시스템(10)은 과도한 압력에 따른 폭발 등이 방지될 수 있다.
10. 유체 시스템 11. 연통 관로
100. 온도 보호형 파열 디스크 어셈블리 110. 메인 바디
111. 디스크 자리부 112. 압력 유입측 공간
113. 압력 유출측 공간 114. 단턱부
120. 파열 디스크 121. 돔부
122. 둘레부 130. 1차 단열부
131. 통과공 140. 2차 단열부
150. 가압링 160. 플러그
170. 단열부재

Claims (6)

  1. 양 단이 개구되면서 고압 유체가 통과하는 관로를 형성하는 메인 바디;
    상기 메인 바디 내에 고정 설치되면서 상기 메인 바디 내의 압력 유입측 공간 및 압력 유출측 공간을 서로 구획함과 더불어 설정 압력 조건에서 파열되도록 형성된 파열 디스크;
    상기 메인 바디의 상기 압력 유입측 공간 내에 일단이 요입된 상태로 고정됨과 더불어 타단은 상기 메인 바디의 외부로 돌출되도록 설치되며, 단열성을 제공하면서 압력의 통과는 가능하게 구성된 1차 단열부; 그리고,
    상기 메인 바디의 내부 중 상기 압력 유입측 공간 내에 충전됨과 더불어 해당 공간 내에 요입된 상기 1차 단열부의 일단을 감싸도록 형성되며, 단열성을 제공하면서 압력의 통과는 가능하게 구성된 2차 단열부:를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 온도 보호형 파열 디스크 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차 단열부는 고체 단열재로 형성됨과 더불어 중앙측 부위에는 압력을 제공받을 수 있도록 통과공이 관통 형성됨을 특징으로 하는 온도 보호형 파열 디스크 어셈블리.
  3. 제 1 항 또는, 제 2 항에 있어서,
    상기 2차 단열부는 섬유 재질로 형성됨을 특징으로 하는 온도 보호형 파열 디스크 어셈블리.
  4. 삭제
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 메인 바디의 내벽면 중 상기 2차 단열부가 충전되는 부위의 내벽면에는 단턱진 구조의 단턱부가 형성됨을 특징으로 하는 온도 보호형 파열 디스크 어셈블리.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 바디 내의 압력 유츨측 공간에는
    상기 파열 디스크의 둘레측 부위를 고정하면서 내측 부위는 개구된 가압링과, 상기 가압링을 상기 메인 바디 내에 고정하면서 내측 부위는 개구된 플러그가 더 포함되어 구성됨을 특징으로 하는 온도 보호형 파열 디스크 어셈블리.
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Citations (4)

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