KR101454733B1 - 신축튜브를 이용한 배관 연결부 누출 감지 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용수(用水), 유류(油類), 가스 및 각종 화공약품 등의 유체(流體)를 압송하는 배관의 연결부를 검사하는 장치에 관한 것으로, 배관을 구성하는 관체(管體)(10) 및 플랜지(flange)(11) 등의 연결부를 포위하는 신축튜브(20)와, 신축튜브(20)와 흡입관(31)으로 연결된 진공펌프(32) 및 감지부(33) 등으로 구성되어, 관체(10)간 연결부위에 외부와 격리된 기밀공간을 형성한 후 기밀공간에 흡입압을 가하고, 누출되는 유체를 감지부(33)를 통하여 감지함으로써, 해당 부위의 누출 여부를 확인할 수 있도록 한 것이다.
본 발명을 통하여, 배관 설비를 완전히 분해하지 않고도 관체(10)간 연결부에 대한 기밀성을 수압시험에 준하는 정밀도로 검측할 수 있으며, 이로써 해당 배관 설비의 해체 또는 가동 중단 없이도 관체(10)간 연결부에 대한 누출 검사를 정밀하게 수행할 수 있다.

Description

신축튜브를 이용한 배관 연결부 누출 감지 장치{PIPE JOINT LEAKAGE CHECKING APPARATUS USING ELASTIC TUBE}
본 발명은 용수(用水), 유류(油類), 가스 및 각종 화공약품 등의 유체(流體)를 압송하는 배관의 연결부를 검사하는 장치에 관한 것으로, 배관을 구성하는 관체(管體)(10) 및 플랜지(flange)(11) 등의 연결부를 포위하는 신축튜브(20)와, 신축튜브(20)와 흡입관(31)으로 연결된 진공펌프(32) 및 감지부(33) 등으로 구성되어, 관체(10)간 연결부위에 외부와 격리된 기밀공간을 형성한 후 기밀공간에 흡입압을 가하고, 누출되는 유체를 감지부(33)를 통하여 감지함으로써, 해당 부위의 누출 여부를 확인할 수 있도록 한 것이다.
상수도 등 용수공급설비, 석유화학 설비, 발전 설비, 가스 설비 및 각종 화공약품 취급 설비 등의 유체 처리 설비에는 유체를 압송하는 배관이 필수적으로 구성되며, 이러한 배관은 다수의 단위 관체(管體)(10)가 연결되어 구축된다.
도 1은 전형적인 관체(10)간 연결 형식인 플랜지(flange)(11) 방식의 배관 연결부를 예시한 것으로, 관체(10)의 말단에는 관체(10)와 동심(同心)의 측방 돌출 환체(環體)인 플랜지(11)가 형성되고, 플랜지(11)에는 다수의 나사공이 천공되어 양측 관체(10)의 플랜지(11)가 상호 밀착되고 이들 플랜지(11)간에 나사가 체결되는데, 동 도면에 도시된 바와 같이, 양측 관체(10)의 플랜지(11) 사이에는 개스킷(gasket)(12)이 삽입되어 관체(10)간 연결부의 기밀상태를 확보하게 된다.
관체(10)간 연결부는 그 구체적 연결 형식을 막론하고, 전체 배관 구조상 누출 취약부로 작용할 수 밖에 없다.
즉, 관체(10)간 연결부는 기본적으로 배관상 불연속 지점일 뿐 아니라, 플랜지(11) 등 관체(10)간 연결을 위한 말단부 가공과정에서 해당 부위에 가공 충격 또는 열변형이 발생될 수 밖에 없으므로 변형, 균열 및 파열 위험도가 여타 부위에 비하여 높은 특성이 있다.
또한 고무, 연질금속 복합재료 또는 합성수지 등으로 제작되어 관체(10)간 연결부에 삽입되는 개스킷(12)은 관체(10)에 비하여 강도 및 내구성이 낮으므로, 그 자체로서 배관상 취약부로 작용할 수 밖에 없으며, 장기간 사용시 부식 또는 열화(劣化)되어 기능이 상실될 수 밖에 없다.
따라서, 배관상 연결부는 주기적인 점검을 통하여 해당 배관을 통하여 이송되는 유체의 누출 여부를 파악하고, 누출이 감지되는 경우 해당 연결부를 보수할 필요성이 있다.
배관 연결부에 대한 누출 여부 즉, 기밀성 검사는 해당 배관 설비를 해체하고 검사 대상 지점의 배관 연결부를 발췌하여, 양단을 폐쇄하고 고압의 물을 주입하여 누수 여부를 검사하는 수압시험을 실시함으로써, 정확한 기밀도를 획득할 수 있으나, 이는 전체 설비의 가동 중지는 물론 해체 및 재 조립을 수반하는 것으로 사실상 실현이 불가능한 방안이라 할 수 있다.
이에 배관 설비를 분해하지 않고 해당 설비를 운용하면서도 기밀성을 검사할 수 있는 방법에 대한 연구 개발 노력이 경주되어 왔는 바, 그 일환으로서 가스 누출 감지기 등을 배관 연결부에 착탈 가능하도록 구성하고 이를 통하여 배관 연결부의 누출 여부를 검사하고 있으며, 관련 종래기술로서 공개실용신안 제1999-1496호를 들 수 있다.
공개실용신안 제1999-1496호를 비롯한 종래의 배관 설비 비해체식 누출 검사 장치는 배관 설비의 관체(10)간 연결부에서 발생되는 유류, 화공약품 또는 가스의 누출을 비교적 간편하게 검측할 수 있는 장점이 있으나, 측정 감도에 있어서 제약이 있을 수 밖에 없으므로 극미량의 누출이 발생되거나 간헐적인 누출이 발생되는 등 누출의 초기 단계에서는 유의(有意)한 점검 효과를 기대할 수 없는 문제점이 있다.
즉, 종래의 누출 검사 장치는 주로 가스의 유출 여부를 감지하는 방식으로서, 가스 배관의 경우 압송 대상 가스 자체의 누출을 감지하고 유류 또는 화공약품 배관의 경우 유증기 또는 화공약품의 기화물을 감지하는 방식으로 운용되는데, 배관 연결부에 미세한 균열 또는 기밀상태 이완이 발생되어 극미량의 가스가 누출되거나, 관체(10)간 연결부에 삽입되는 개스킷(12)이 열화 또는 변형되어 배관 운용 압력 등의 조건에 따라 개스킷(12)이 변형 및 복원을 반복하면서 간헐적인 미량 누출이 발생되는 경우에는 사실상 감지가 불가능한 것이다.
특히, 개스킷(12) 또는 플랜지(11) 접합부를 통한 누출 발생 초기에는 해당 배관을 정격 압력으로 운용하는 평상시에는 일체의 누출이 발생되지 않다가, 밸브의 개폐 또는 압송 압력의 변경 등 배관의 운용 조건이 변화하는 경우 미세한 누출이 일시적으로 발생되는 경우가 빈발하는데, 전술한 종래의 누출 검사 장치로는 누출 초기에 문제점을 발견할 수 없는 바, 누출이 진전되어 결국 심각한 사고가 유발되는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 유체를 압송하는 배관의 관체(10)간 연결부 기밀성을 검사하는 장치에 있어서, 신축성 기밀 소재로 제작되고 양단이 개방된 관상(管狀)의 신축튜브(20)가 관체(10)간 연결부에 결합되되, 신축튜브(20) 양단부의 내주면은 연결부 양측의 관체(10) 외주면에 각각 밀착 고정되고, 신축튜브(20) 내, 외부를 연통하는 연통구(25)가 형성되며, 연통구(25)는 흡입관(31)을 통하여 진공펌프(32) 및 감지부(33)와 연결되어, 진공펌프(32)가 가동됨에 따라 신축튜브(20) 내부와 관체(10) 및 관체(10)간 연결부 외부 사이의 공간에 흡입압이 가해지고, 감지부(33)가 흡입관(31)을 통하여 흡입되는 유체를 감지함을 특징으로 하는 신축튜브를 이용한 배관 연결부 누출 감지 장치이다.
또한, 상기 연결부 양측 관체(10)의 말단에는 각각 플랜지(11)가 형성되고 각 관체(10)의 플랜지(11)가 상호 밀착 체결되어 관체(10)가 연결되고, 양단이 개방된 중공(中空)의 원뿔대가 중심축을 따라 분할된 형태의 완화판(40)이 관체(10)의 말단부에 결합되되, 완화판(40)의 확대부측 외경은 플랜지(11)의 직경과 일치하고, 완화판(40)의 축소부측 내경은 관체(10)의 외경과 일치하여, 완화판(40)에 의하여 플랜지(11)의 배후부가 은폐되고 플랜지(11)의 외곽과 관체(10)의 말단부를 완만하게 연결하는 원뿔대형 표면이 형성됨을 특징으로 하는 신축튜브를 이용한 배관 연결부 누출 감지 장치이며, 상기 완화판(40)의 측단에 자석(41)이 설치되어, 분할된 형태의 다수의 완화판(40)이 자력에 의하여 측단이 상호 결착됨으로써 원뿔대 형태로 조합됨을 특징으로 하는 신축튜브를 이용한 배관 연결부 누출 감지 장치이다.
본 발명을 통하여, 배관 설비를 완전히 분해하지 않고도 관체(10)간 연결부에 대한 기밀성을 수압시험에 준하는 정밀도로 검측할 수 있으며, 이로써 해당 배관 설비의 해체 또는 가동 중단 없이도 관체(10)간 연결부에 대한 누출 검사를 정밀하게 수행할 수 있다.
배관 연결부에 대한 간편하고 정밀한 기밀성 검사를 통하여, 해당 배관 설비의 안전성 및 운용 효율을 제고할 수 있으며, 이로써 누출 사고를 미연에 방지함은 물론 생산성 및 작업 안전성을 확보하는 효과를 얻을 수 있다.
특히, 관체(10)간 연결부에 부압(負壓)을 발생시킴으로써 누출량을 증폭하여 측정할 수 있으므로, 발생 초기의 연결부 결함을 정확하고 신속하게 검지할 수 있으며, 이로써 해당 결함이 진전되어 발생될 수 있는 대규모 누출 사고를 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 관체간 연결부 구조 예시도
도 2는 본 발명의 분해 사시도
도 3은 본 발명의 설치상태 부분절단 사시도
도 4는 본 발명의 측정상태 사시도
도 5는 본 발명의 대표 단면도
도 6은 본 발명의 완화판 설치방식 설명도
도 7은 완화판이 적용된 본 발명의 대표 단면도
도 8은 본 발명의 완화판 발췌 사시도
본 발명의 상세한 구성 및 작용을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.
우선 도 2는 본 발명 주요 구성의 외형 및 연결 구조를 도시한 것으로, 도시된 바와 같이, 본 발명은 신축튜브(20), 흡입관(31), 진공펌프(32) 및 감지부(33) 등으로 구성되고, 플랜지(11) 등 관체(10)간 연결부에 결합되어, 관체(10)를 통하여 이송되는 유체의 누츨을 감지하게 된다.
즉, 본 발명은 유체를 압송하는 배관의 관체(10)간 연결부 기밀성을 검사하는 장치로서, 도 2에서와 같이, 본 발명의 신축튜브(20)는 신축성 기밀 소재로 제작되고 양단이 개방된 관상(管狀)의 중공체(中空體)이며, 도 3에서와 같이, 관체(10)간 연결부에 결합되어, 신축튜브(20) 내부와 관체(10)간 연결부 외부간 공간을 외부와 격리하여 기밀상태의 밀폐공간을 형성하게 된다.
이러한 신축튜브(20) 내부 공간의 기밀상태 유지를 위하여, 도 2 및 도 3에서와 같이, 신축튜브(20) 양측 단부의 내주면이 연결부 양측의 관체(10) 외주면에 각각 밀착 고정되는데, 구체적인 밀착 수단으로서, 도시된 실시예에서와 같이, 금속판 등의 탄성체로 제작되어 양단에 나사가 체결되는 C자형의 압착밴드(28)가 관체(10)에 결합된 상태의 신축튜브(20) 양측 단부에 결합되어 신축튜브(20)를 압착하는 방식이 적용될 수 있다.
또한, 도 3에서와 같이, 신축튜브(20) 단부와 관체(10)간 밀착 부위에 한쌍의 압착밴드(28)를 결착하되, 각 압착밴드(28)의 나사 체결부가 관체(10)의 중심축을 축으로 대칭을 이루도록 결합함으로써, 일층 견고한 밀착 고정 및 기밀상태를 유지할 수 있다.
신축튜브(20)는 비교적 자유로운 신축 변형이 가능한 고무 또는 합성수지 등의 소재로 제작되는 바, 신축튜브(20)의 검사대상 관체(10)에 대한 설치는 도 2에서와 같이, 신축튜브(20)의 일측 단부를 확장하여 검사대상 관체(10)간 연결부에 결합하는 방식으로 수행될 수 있으며, 다수의 단위 관체(10)가 연결되어 구축되는 배관에 있어서, 일부 관체(10)를 분해한 후 해당 부위를 통하여 신축튜브(20)를 결합하거나, 배관의 최초 조립시 신축튜브(20)를 배관내 결합상태로 존치하는 방식으로 관체(10)에 신축튜브(20)를 장착할 수 있다.
다수의 단위 관체(10)가 조합되어 구성되는 배관의 경우, 평상시 신축튜브(20)를 관체(10)에 결합된 상태로 존치하였다가, 연결부의 검사 필요시 결합된 신축튜브(20)를 배관을 따라 이동하면서 관체(10)간 연결부에 고정하여 검사를 수행한 후, 검사가 완료되면 다음 검사 계획 지점으로 이동하는 방식으로 활용할 수 있으며, 이때 압착밴드(28)는 평시에는 분리하였다가 검사시 결합, 체결하는 방식으로 사용하게 된다.
도 2 및 도 3에서와 같이, 본 발명의 신축튜브(20)에는 신축튜브(20) 내, 외부를 연통하는 연통구(25)가 형성되는데, 도시된 바와 같이, 신축튜브(20)에 금속제 니플(nipple)을 장착함으로써 연통구(25)를 형성할 수 있으며, 동 도면에 도시된 바와 같이, 연통구(25) 주변부는 신축튜브(20)의 여타 부위에 비하여 두꺼운 두께를 가지도록 형성함으로써 후술할 흡입관(31) 및 진공펌프(32) 등의 연결 및 해체, 진공펌프(32)에 의한 흡입압의 인가에 따른 변형 등이 반복됨에 따라 연통구(25) 주변부에 가해질 수 있는 외력 및 응력에 효과적으로 저항할 수 있도록 하였다.
도 4에서와 같이, 연통구(25)는 흡입관(31)을 통하여 진공펌프(32) 및 감지부(33)와 연결되어, 진공펌프(32)가 가동됨에 따라 신축튜브(20) 내부와 관체(10) 및 관체(10)간 연결부 외부 사이의 공간에 흡입압이 가해지는데, 연통구(25)에 흡입압이 가해짐에 따라 당초 동 도면상 가상선으로 표시된 바와 같은 수축전 신축튜브(20)가 동 도면상 실선으로 표시된 바와 같이 수축되고, 신축튜브(20) 내부 공간에 부압(負壓)이 발생된다.
도 5에서와 같이, 진공펌프(32)가 가동되어 흡입관(31)을 통한 흡입이 개시되면, 신축튜브(20) 내부의 잔류 기체 등이 흡입되어 신축튜브(20) 외부로 배제되고, 신축튜브(20)가 수축되어 신축튜브(20)의 내부 표면이 관체(10)간 연결부의 플랜지(11) 및 관체(10) 말단부 표면 등에 밀착되며, 진공펌프(32)에 의한 흡입이 지속됨에 따라 신축튜브(20) 내부의 관체(10)간 연결부에 부압이 발생되는데, 이때 만일 개스킷(12), 플랜지(11) 접합부 또는 플랜지(11) 체결부 등에 미세하나마 결함이 존재하면, 해당 결함 부위를 통하여 관체(10)내 유체의 누출이 발생된다.
즉, 대기압 상태에서는 누출이 발생되지 않는 미세한 결함이라도 본 발명을 통하여 부압을 가함으로써 감지부(33)를 통한 검측이 가능한 수준의 누출 유도될 수 있으며, 이로써 일층 정밀하고 민감한 누출 검사가 가능한 것이다.
도 5에서와 같이, 신축튜브(20)에 형성된 연통구(25)와 연결된 흡입관(31)은 진공펌프(32) 및 감지부(33)와 연결되어, 진공펌프(32)가 가동됨에 따라 신축튜브(20) 내부 유체를 흡입하게 되는데, 이때 흡입되어 신축튜브(20) 외부로 배제되는 유체는 신축튜브(20)내 잔류 공기, 관체(10)내 압송 가스, 유증기 또는 화공약품의 기화물 등이 될 수 있으며, 감지부(33)는 배제되는 유체의 유량, 압력 또는 화학적 특성 등을 감지하여 해당 배관의 결함 여부를 검사하게 된다.
즉, 본 발명의 있어서 진공펌프(32)와 연결되는 감지부(33)는 유량계, 압력계 또는 가스 센서 등이 적용될 수 있으며, 유량계가 적용되는 경우 신축튜브(20)의 수축이 완료되어 신축튜브(20)내 잔류 공기 등의 배제가 완료된 후에도 지속적으로 신축튜브(20) 외부로 배제되는 유체의 유량이 검측되는 경우 누출이 발생되는 것으로 판단할 수 있으며, 압력계가 적용되는 경우 신축튜브(20)내 잔류 공기 등의 배제가 완료된 후에도 압력의 강하 현상이 발생되지 않거나 지나치게 지연되는 경우 누출이 발생되는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 감지부(33)로서 가스 센서가 적용되는 경우에도, 본 발명에서는 배관 연결부위에 부압을 가함으로써 가스의 누출량 증대를 유도하므로 일층 정밀한 측정이 가능하다.
본 발명에 있어서 감지부(33)는 도시된 실시예에서와 같이 진공펌프(32)의 후단 즉, 배출부에 연결하여 진공펌프(32)에서 배제되는 유체를 감지하는 방식으로 구성될 수 있을 뿐 아니라, 진공펌프(32)와 연통구(25) 사이에 구성될 수도 있다.
도시된 실시예에서는 플랜지(11) 형식의 연결부에 대한 본 발명의 적용 상태만이 도시되어 있으나, 이 밖에도 나사식 커플러가 적용된 연결부나 용접부 등 다양한 형식의 연결부에도 본 발명을 적용할 수 있으며, 연결부 양측에 동일한 형태의 관체(10)가 구성되는 구조의 배관 외에도 각종 밸브류의 연결부를 비롯하여 엘보우(elbow), 리듀서(reducer) 또는 디퓨저(diffuser) 등 다양한 배관요소간 연결부에 본 발명을 적용할 수 있다.
한편, 도 6 내지 도 8은 플랜지(11) 형식의 관체(10)간 연결에 있어서, 나사 등 플랜지(11) 배후부 돌출물에 의하여 신축튜브(20)가 손상되는 것을 방지하고, 신축튜브(20)와 피검체간 일층 긴밀한 밀착이 가능하도록 관체(10)간 연결부에 원뿔대형 완화판(40)을 결합한 것이다.
즉, 도 6에서와 같이, 본 발명의 원뿔대형 완화판(40)은 연결부 양측 관체(10)의 말단에 각각 플랜지(11)가 형성되어 각 관체(10)의 플랜지(11)가 상호 밀착 체결되어 관체(10)가 연결되는 경우에 적용되는 것으로, 동 도면 및 도 7에서와 같이, 관체(10)의 말단부에, 양단이 개방된 중공(中空)의 원뿔대가 중심축을 따라 분할된 형태의 완화판(40)이 결합되는 구조를 가진다.
여기서 완화판(40)의 확대부측 외경은 플랜지(11)의 직경과 일치하고, 완화판(40)의 축소부측 내경은 관체(10)의 외경과 일치하여, 완화판(40)의 관체(10) 결합시 완화판(40)에 의하여 플랜지(11)의 배후부가 은폐되고 플랜지(11)의 외곽과 관체(10)의 말단부를 완만하게 연결하는 원뿔대형 표면이 형성된다.
이로써, 진공펌프(32)가 가동됨에 따라 관체(10)간 연결부에 신축튜브(20)가 밀착되는 과정에서 플랜지(11) 배후부로 노출되는 나사 등의 예리한 돌출물에 의한 신축튜브(20)의 파손을 방지하고, 도 7에서와 같이, 피검체인 관체(10) 및 플랜지(11) 등에 일층 견고하고 긴밀한 밀폐공간이 형성될 수 있다.
본 발명의 완화판(40)은 전술한 바와 같이, 중공의 원뿔대가 중심축을 따라 분할된 즉, 반원형 횡단면을 가지는 곡면 판체로서, 한쌍의 완화판(40)이 조합되어 플랜지(11) 배후부에 결합되는 바, 도 8에서와 같이, 완화판(40)간 조합부에 자석(41) 및 철판(42)을 각각 부착함으로써, 완화판(40)과 플랜지(11)간 간편하고 견고한 결합이 가능하도록 구성할 수도 있다.
즉, 완화판(40)의 측단에 자석(41)을 설치하여, 분할된 형태의 다수의 완화판(40)이 자력에 의하여 측단이 상호 결착되고 원뿔대 형태로 조합될 수 있도록 한 것으로, 도 8에 도시된 실시예에서는 완화판(40)의 일 측단에는 자석(41)을 설치하고 타 측단에는 철판(42)을 설치하여, 동일한 형태 및 구조의 완화판(40)을 상, 하 또는 좌, 우로 부착 조합함으로써 원뿔대 형태의 완화판(40) 조합체를 구성할 수 있도록 한 것이다.
10 : 관체
11 : 플랜지
12 : 개스킷
20 : 신축튜브
25 : 연통구
28 : 압착밴드
31 : 흡입관
32 : 진공펌프
33 : 감지부
40 : 완화판
41 : 자석
42 : 철판

Claims (3)

  1. 유체를 압송하는 배관의 관체(10)간 연결부 기밀성을 검사하는 장치로서, 신축성 기밀 소재로 제작되고 양단이 개방된 관상(管狀)의 신축튜브(20)가 관체(10)간 연결부에 결합되되, 신축튜브(20) 양단부의 내주면은 연결부 양측의 관체(10) 외주면에 각각 밀착 고정되고, 신축튜브(20) 내, 외부를 연통하는 연통구(25)가 형성되며, 연통구(25)는 흡입관(31)을 통하여 진공펌프(32) 및 감지부(33)와 연결되어, 진공펌프(32)가 가동됨에 따라 신축튜브(20) 내부와 관체(10) 및 관체(10)간 연결부 외부 사이의 공간에 흡입압이 가해지고, 감지부(33)가 흡입관(31)을 통하여 흡입되는 유체를 감지하는 신축튜브를 이용한 배관 연결부 누출 감지 장치에 있어서,
    연결부 양측 관체(10)의 말단에는 각각 플랜지(11)가 형성되고 각 관체(10)의 플랜지(11)가 상호 밀착 체결되어 관체(10)가 연결되고;
    양단이 개방된 중공(中空)의 원뿔대가 중심축을 따라 분할된 형태의 완화판(40)이 관체(10)의 말단부에 결합되되;
    완화판(40)의 확대부측 외경은 플랜지(11)의 직경과 일치하고;
    완화판(40)의 축소부측 내경은 관체(10)의 외경과 일치하여;
    완화판(40)에 의하여 플랜지(11)의 배후부가 은폐되고 플랜지(11)의 외곽과 관체(10)의 말단부를 완만하게 연결하는 원뿔대형 표면이 형성됨을 특징으로 하는 신축튜브를 이용한 배관 연결부 누출 감지 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 완화판(40)의 측단에 자석(41)이 설치되어, 분할된 형태의 다수의 완화판(40)이 자력에 의하여 측단이 상호 결착됨으로써 원뿔대 형태로 조합됨을 특징으로 하는 신축튜브를 이용한 배관 연결부 누출 감지 장치.
  3. 삭제
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