KR101773361B1 - 진동 발생을 이용한 비수조식 압력용기 내압 검사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진동 발생을 이용한 비수조식 압력용기 내압 검사 장치에 관한 것으로서, 압력용기에 진동을 발생시킴으로써 압력용기 내에 발생되는 기포를 제거하는 진동 발생을 이용한 비수조식 압력용기 내압 검사 장치에 관한 것이다. 이를 위해 물 탱크, 물 탱크로부터 물이 공급되어 내부에 물이 충수됨으로써 내압시험이 이루어지는 피검사 압력용기, 압력용기를 클램핑하는 클램프, 및 압력용기에 진동을 전달함으로써 압력용기 내로 물이 충수될 때 발생되는 기포를 제거하는 진동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 발생을 이용한 비수조식 압력용기 내압 검사 장치가 개시된다.

Description

진동 발생을 이용한 비수조식 압력용기 내압 검사 장치{A pressure inspection apparatus of non-water jacket type for pressure containers using vibration}

본 발명은 진동 발생을 이용한 비수조식 압력용기 내압 검사 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압력용기에 진동을 발생시킴으로써 압력용기 내에 발생되는 기포를 제거하는 진동 발생을 이용한 비수조식 압력용기 내압 검사 장치에 관한 것이다.

압력용기의 내압검사시 내압 측정방법은 일반적으로 수조식과 비수조식으로 나누어질 수 있다. 수조식은 선행기술문헌 제10-0822382에 기술된 바와 같이 압력용기를 물속에 집어넣어 측정하는 방식이고, 비수조식은 선행기술문헌 제10-0524395에 기재된 바와 같이 압력용기를 물속에 집어넣지 않고 압력용기 속에 물을 직접 채워 넣어 압력용기의 내압을 검사하는 방식이다. 이때, 비수조식은 압력용기에 물을 채울 때 불필요하게 기포가 발생된다. 용기에 충수시 용기 내(또는 용기 벽)에 기포가 발생되면 기포가 압축되어 압력용기에 더 많은 물이 들어가서 압력용기의 내압검사시 검사 신뢰성을 떨어뜨리게 된다.

더군다나, 비수조식인 선행기술문헌 제10-0524395에서는 압력용기에 물을 충수시 펌프를 이용하여 물을 채움으로써 펌프의 펌핑에 의한 물의 압력으로 기포가 발생되는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0524395(발명의 명칭 : 비수조식 압력용기 내압검사 시스템) 대한민국 등록특허공보 제10-0714160(발명의 명칭 : 압력용기 내압팽창검사 비수조식 시스템) 대한민국 등록특허공보 제10-0822382(발명의 명칭 : 수조식 압력용기 내압팽창검사 시스템) 대한민국 등록특허공보 제10-1012767(발명의 명칭 : 자기변형 진동자를 이용한 용기부 내의 압력측정장치)

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 압력용기에 진동을 전달함으로써 압력용기 내에 발생되는 기포를 제거하는 발명을 제공하는데 그 목적이 있다.

그러나, 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 본 발명의 목적은, 물 탱크, 물 탱크로부터 물이 공급되어 내부에 물이 충수됨으로써 내압시험이 이루어지는 피검사 압력용기, 압력용기를 클램핑하는 클램프, 및 압력용기에 진동을 전달함으로써 압력용기 내로 물이 충수될 때 발생되는 기포를 제거하는 진동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 발생을 이용한 비수조식 압력용기 내압 검사 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.

또한, 클램프는 압력용기의 둘레방향으로 클램핑하거나 압력용기의 밑면을 클램핑 한다.

또한, 클램프는 압력용기의 길이방향으로 복수로 서로 이격되어 배치된다.

또한, 진동부는 클램프의 내부 또는 압력용기에 구비되어 직접적으로 진동을 전달한다.

또한, 진동부는 압력용기의 상면 및 하면과 압력용기의 길이방향으로 복수로 서로 이격되어 배치됨으로써 압력용기에 입체적으로 진동을 전달한다.

또한, 진동부의 진동주기, 진동세기, 및 온/오프 대상체를 제어하는 제어부를 더 포함한다.

전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 압력용기에 진동을 전달함으로써 압력용기 내에 발생되는 기포를 제거하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 물 탱크와 압력용기의 높이차를 이용하여 물을 충수함으로써 압력용기 내의 기포 발생을 억제하는 효과가 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비수조식 압력용기 내압 검사 장치의 전체 구성을 나타낸 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 진동부 및 클램프가 압력용기의 하면에 구비된 것을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 진동부가 압력용기와 별도로 분리되어 압력용기에 직접 부착된 것을 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 압력용기 내에 배치되는 배관에 노즐이 용접된 것을 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 노즐에 스월링 관이 형성된 것을 나타낸 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다. 또한, 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소(방법) 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다.

<진동 발생을 이용한 비수조식 압력용기 내압 검사 장치의 구성 및 기능 >

압력용기의 내압검사시 내압 측정방법은 일반적으로 수조식과 비수조식으로 나누어질 수 있다. 수조식은 압력용기를 물속에 집어넣어 측정하는 방식이고, 비수조식은 압력용기를 물속에 집어넣지 않고 압력용기 속에 물을 직접 채워 넣어 압력용기의 내압을 검사하는 방식이다. 이때, 비수조식은 압력용기에 물을 채울 때 불필요하게 기포가 발생된다. 용기에 충수시 용기 내(또는 용기 벽)에 기포가 발생되면 기포가 압축되어 압력용기에 더 많은 물이 들어가서 압력용기의 내압검사시 검사 신뢰성을 떨어뜨리게 된다.

한편, 압력용기의 내압검사 시스템은 압력용기에 물을 채우는 단계(충수 단계), 압력용기의 내압검사를 시험하는 단계, 압력용기에 채워진 물을 배수하는 단계로 대략 이루어진다. 이때, 압력용기에 물을 채우는 단계에서 물을 천천히 채우면 압력용기 내에 기포 발생이 줄어들 수는 있지만 각 압력용기당 대략 1분 30초 내에 충수가 완료되어야 하므로 어느 정도는 압력용기 내의 기포 발생이 불가피하게 된다. 따라서 본 발명의 일실시예에 따른 진동 발생을 이용한 비수조식 압력용기 내압 검사 장치는 충수시 압력용기 내에 발생되는 기포를 최소화시키기 위한 장치이다. 이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일실시예에 따른 진동 발생을 이용한 비수조식 압력용기 내압 검사 장치의 구성 및 기능을 상세히 설명하기로 한다. 다만, 수조식 또는 비수조식 내압 검사 장치의 일반적인 내용은 상술한 선행기술문헌에 기재된 내용에 갈음하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이 압력용기(100)는 일반적으로 LPG 등의 가스가 충전되는 용기로서 내압시험 검사가 필요하다. 이때, 상술한 바와 같이 비수조식의 경우에 압력용기(100) 내에 직접 물을 충수하며, 물 충수시 압력용기 내에 기포가 발생되어 시험 신뢰성을 떨어뜨린다. 따라서 본 발명의 일실예에서는 도 1에 도시된 바와 같이 압력용기(100)의 둘레방향으로 클램프(400)를 장착하고, 진동부(410)에 의해 압력용기(100)에 진동을 줌으로써 기포 발생을 최소화시키도록 한다.

클램프(400)는 압력용기(100)를 지지하거나 붙잡는 장치로서 대략 압력용기(100)의 중단 또는 상단에 구비되는 것이 바람직하다. 클램프(400)는 압력용기(100)의 외형 단면이 대략 "원 또는 타원" 형상이므로 이러한 압력용기의 외형을 잘 지지하거나 클램핑할 수 있는 다양한 클램프(400)가 채택될 수 있다. 클램프(400)는 압력용기(100)의 외주면 전체를 감싸면서 클램핑할 수도 있고, 좌/우측에 각각 구비되어 클램핑할 수도 있다. 좌/우측에 각각 클램핑하는 경우에는 클램프(400)의 지지면은 반원형상으로 이루어져 압력용기(100)를 좌/우측에서 각각 클램핑할 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이 클램프(400b)는 압력용기(100)의 밑면에 압력용기(100)를 감싸면서 클램핑할 수도 있다. 즉, 압력용기(100)보다 지름이 더 크고 높이가 낮은 원통형상의 원통이나 또는 도 2에 도시된 바와 같은 단면이 "L"자 형상인 클램프(400b)를 사용하여 압력용기(100)를 지지할 수도 있다. 클램프(400)가 압력용기(100)를 밑면에서 감싸는 구조의 경우에는 압력용기(100)의 하부면에 진동부(500)를 부착하여 압력용기(100)에 진동을 입체적으로 전달할 수 있다.

도면에는 도시되어 있지 않으나 필요에 따라 클램프(400)는 압력용기(100)를 길이방향으로 복수 줄로 배치하여 압력용기(100)를 견고하게 지지하고, 클램프(400) 내에 구비된 진동부(500)에 의해 압력용기(100)에 진동을 보다 효율적으로 압력용기(100)의 길이방향으로 전달할 수 있다. 압력용기(100)의 길이방향으로 복수 줄로 클램프(400) 및 진동부(500)를 배치시 압력용기 내에 기포가 발생되는 지점에 따른 최적의 위치를 선정하여 클램프 및 진동부를 배치한다. 즉, 압력용기 내의 기포가 많이 발생하는 지점에 중점적으로 진동부(500)를 배치하여 진동을 전달하는 것이 바람직하므로 클램프(400) 및 진동부(500)의 배치 위치를 최적으로 선정하는 것이 좋다.

압력용기(100) 내에 발생되는 기포를 효율적으로 제거하기 위해서는 클램프(400)가 압력용기(100)의 둘레방향으로 클램핑하는 것이 바람직하다. 클램핑 내부 또는 외부에는 진동부(410)가 구비되어 있으므로 압력용기(100) 둘레방향으로 진동을 발생시켜 압력용기(100)에 진동을 전달함으로써 기포 발생을 줄일 수 있다.

한편, 진동부(500)는 도 1에 도시된 바와 같이 바람직하게는 클램프(400) 내에 구비되어 압력용기(100)에 진동을 직접적으로 전달하는 것이 좋으며, 필요에 따라 진동부(500)는 클램프(400)의 외면에 부착되어 클램프(400)에 진동을 전달함으로써 간접적으로 압력용기(100)에 진동이 전달되도록 할 수 있다. 다른 방법으로 클램프(400)와 별개로 분리되어 직접 압력용기(100)에 부착되어 진동을 직접 전달할 수도 있다. 즉, 클램프(400)에 의해 압력용기(100)를 지지하고, 압력용기(100)에 직접 부착된 진동부(500)에 의해 진동을 압력용기(100)에 직접 전달함으로써 효율적으로 기포 발생을 억제할 수 있다.

도 1에는 진동부(500)가 클램프(400) 내에 부착된 것을 도시한 도면으로서, 진동부(500)가 클램프(400) 내에 구비된 경우 압력용기(100)에 효율적으로 진동을 직접 전달할 수 있다. 또한, 도면에는 도시되어 있지 않으나 진동부(500)는 압력용기(100)의 길이방향으로 복수 줄로 배치되어 압력용기(100)의 길이방향으로 입체적으로 진동을 전달할 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이 압력용기(100)의 밑면에 진동부(500)가 부착되어 압력용기의 길이방향 및 하부면에 입체적인 진동을 전달할 수 있다. 또한, 도면에는 도시되어 있지 않으나 압력용기(100)의 상부면에 진동부(500)가 구비되어 진동을 전달함으로써 상하좌우 입체적인 진동을 전달하여 기포 발생을 효율적으로 억제시키실 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이 진동부(500)는 클램프(400)에 구비되지 않고 클램프(400)와 별도로 분리되어 좌측 및 우측에 각각 구비될 수 있다. 다만, 도 3과 같이 좌측 및 우측에 구비되거나 또는 도면에는 도시되어 있지 않으나 일정간격을 두고 둘레방향으로 구비될 수도 있다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이 진동부(500)는 압력용기(100)의 길이방향으로 복수 줄로 설치되고, 압력용기의 상단부 및 하단부에 각각 설치되어 진동을 입체적으로 전달할 수 있다.

상술한 진동부(500)는 압력용기(100) 내에 발생되는 미세기포의 발생을 억제하기 위한 장치로서 압력용기(100)에 진동을 전달할 수 있는 다양한 진동 발생 장치가 채택될 수 있다.

제어부(600)는 상술한 진동부(500)의 진동을 제어하기 위한 장치로서, 진동발생의 주기(또는 주파수), 진동의 세기를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(600)는 진동부(500)가 복수 줄로 배치되거나 또는 좌측, 우측, 상단, 하단에 배치된 경우에 특정 진동부를 온(ON)시키고, 다른 진동부를 오프(OFF)시키도록 제어할 수 있다. 제어부(600)는 미세기포가 발생되는 위치에 따라 그 위치에 배치된 진동부(500)의 세기나 주파수를 조정하여 미세기포 발생을 억제할 수 있다. 미세기포가 발생되는 위치는 다양한 시험 예로 도출되거나 또는 내압시험 검사시에 발생되는 위치를 인지할 수 있으며 이에 맞도록 적절히 진동부를 제어할 수 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 물 탱크(200)는 압력용기(100) 보다 상대적으로 위쪽에 위치하는 것이 바람직하다. 종래의 비수조식 내압시험에서는 압력용기에 물을 충수시 물 탱크로부터 공급되는 물을 펌프로 펌핑을 하여 물을 충수하게 된다. 따라서 압력용기에 물이 충수될 때 펌프의 수압에 의해 미세기포가 발생하게 된다. 본 발명에서는 물 탱크(200)가 압력용기(100) 보다 "h" 만큼 높은 곳에 위치하여 충수시 자유낙하하여 물이 충수되도록 함으로써 미세기포의 발생을 억제하도록 한다. 압력용기(100)의 내압시험이 끝나는 경우에는 배출 배관(160)을 통해 압력용기 내의 물을 배출하도록 한다.

< 비수조식 압력용기 내압검사에 사용되는 노즐 장치의 구성 및 기능 >

도 1에 도시된 바와 같이 물 탱크(200)의 밸브(170)를 열면 물이 자유낙하 되어 유입 배관(150)을 타고 압력용기(100)로 충수 된다. 물이 자유낙하 되어 압력용기(100)로 충수 되는 경우에는 종래기술에 비해 상술한 바와 같이 기포 발생을 억제할 수 있다. 유입 배관(150)은 하나의 배관일 수도 있고 상황에 따라(일예로서 물 탱크로부터 압력용기까지의 거리가 긴 경우) 서로 다른 관(길이 또는 두께가 서로 다른 관)을 서로 접합하여 사용할 수도 있다. 유입 배관(150)은 물 탱크(200)로부터 압력용기(100)로 물을 공급하며, 압력용기(100)에는 내압시험을 위한 물이 충수 된다. 이때, 배관(300)은 도 1에 도시된 바와 같이 압력용기(100) 내에 배치된다.

한편, 압력용기(100) 내에 배치된 배관(300)은 유입 배관(150)을 거쳐 최종적으로 압력용기(100) 내로 충수 되게 하며, 이때 종래기술과 같은 배관에 의해 압력용기에 물을 충수 하는 경우에는 쏟아지는 물의 압력에 의해 압력용기 내에 기포가 발생하게 된다. 따라서 본 발명의 일실시예에서는 도 4와 같이 배관(300)에 노즐(310)을 용접함으로써 물이 노즐(310)에서 최종적으로 압력용기 내로 배출되도록 한다.

노즐(310)은 배관(300)의 단부에 용접된다. 노즐(310)은 도 5에 도시된 바와 같이 제1,2,3,4 스월링 관(320a,320b,320c,320d, 물 구멍)을 구비함으로써 압력용기 내로 물이 충수될 때 스월링(swirling, 와류) 되도록 한다. 즉, 노즐(310) 없이 배관을 통해 물이 충수 되는 경우에는 물이 아래로 쏟아져서 기포를 발생하게 된다. 따라서 노즐(310)이 구비되면 물이 압력용기에 바로 쏟아지지 않고 스월링 되면서 압력용기(100)의 내벽에 부딪히면서 충수 되기 때문에 기포 발생을 억제할 수 있다.

스월링 관(320a,320b,320c,320d)은 도면에는 도시되어 있지 않으나 수평방향으로 물이 분사되도록 각도 없이 형성될 수도 있고, 또는 상방 또는 하방으로 일정 각도를 가지고 물이 분사되도록 기 설정된 각도로 형성될 수도 있다. 또한, 물의 분사방향이 서로 다르도록 스월링 관(320a,320b,320c,320d)의 방향이 도 5에 도시된 바와 같이 서로 다르게 하는 것이 바람직하다. 각각의 스월링 관(320a, 320b, 320c,320d)의 두께 및 길이도 상황에 따라 서로 다르게 할 수 있다.

스월링 관(320a,320b,320c,320d)은 노즐의 원주방향으로 서로 다른 방향을 항해 방사상으로 구비되어 물을 압력용기 내에 충수 하도록 한다. 따라서 충수시 기포 발생을 최소화할 수 있다. 배치되는 스월링 관의 개수 및 방향은 압력용기의 크기, 충수량 및 내압시험 조건에 따라 다양하게 설정할 수 있다. 스월링 관(320a, 320b, 320c,320d)의 단부에는 메쉬 형상의 그물망 또는 이에 준하는 망을 설치하여 물이 좀 더 효율적으로 분사되도록 할 수 있다. 또한, 스월링 관(320a, 320b, 320c,320d)은 노즐의 내측에서 외측방향으로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성되어 물이 좀 더 효율적으로 분사되도록 할 수 있다.

상술한 각부의 구성 및 기능에 대한 설명은 설명의 편의를 위하여 서로 분리하여 설명하였을 뿐 필요에 따라 어느 한 구성 및 기능이 다른 구성요소로 통합되어 구현되거나, 또는 더 세분화되어 구현될 수도 있다.

이상, 본 발명의 일실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명과 관련된 공지 기능 및 그 구성 또는 본 발명의 각 구성에 대한 결합관계에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.

100 : 압력용기
150 : 유입 배관
160 : 배출 배관
170 : 밸브
200 : 물 탱크
300 : 배관
310 : 노즐
320a : 제1 스월링 관
320b : 제2 스월링 관
320c : 제3 스월링 관
320d : 제4 스월링 관
400 : 클램프
400a : 제1 클램프
400b : 제2 클램프
500 : 진동부
500a : 제1 진동부
500b : 제2 진동부
600 : 제어부

Claims (6)

1. 물 탱크,
   상기 물 탱크로부터 물이 공급되어 내부에 물이 충수됨으로써 내압시험이 이루어지는 피검사 압력용기,
   상기 압력용기의 둘레방향으로 배치되고, 길이방향으로 복수로 이격 배치되어 압력용기를 클램핑하는 클램프,
   상기 압력용기에 진동을 전달함으로써 압력용기 내로 물이 충수될 때 발생되는 기포를 제거하는 진동부, 및
   상기 물 탱크로부터 물이 공급되도록 상기 압력용기 내에 배치되는 배관을 포함하며,
   상기 물 탱크가 상기 압력용기 보다 일정거리 만큼 높은 곳에 위치하여 상기 압력용기에 충수시 자유낙하하여 물이 충수되도록 함으로써 미세기포의 발생을 억제하며,
   상기 배관의 단부에 결합되며, 상기 압력용기 내로 물이 충수될 때 스월링 되면서 충수되도록 하는 복수의 스월링 관을 구비하는 노즐을 더 포함함으로써 미세기포의 발생을 억제하며,
   압력용기 내의 기포가 많이 발생되는 지점에 중점적으로 상기 클램프 및 진동부를 상기 길이방향을 따라 복수로 배치하여 진동을 입체적으로 전달함으로써 발생된 미세기포를 제거하는 것을 특징으로 하는 진동 발생을 이용한 비수조식 압력용기 내압 검사 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 클램프는,
   상기 압력용기의 밑면을 클램핑하는 것을 특징으로 하는 진동 발생을 이용한 비수조식 압력용기 내압 검사 장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 스월링 관은,
   상기 노즐의 원주방향으로 서로 다른 방향을 향해 방사상으로 구비되며, 상기 노즐의 내측에서 외측방향으로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성되며,
   상기 복수의 스월링 관의 단부에는 메쉬 형상의 그물망이 설치되는 것을 특징으로 하는 진동 발생을 이용한 비수조식 압력용기 내압 검사 장치.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 진동부는,
   상기 클램프의 내부에 구비되어 직접적으로 진동을 전달하는 것을 특징으로 하는 진동 발생을 이용한 비수조식 압력용기 내압 검사 장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 진동부는,
   상기 압력용기의 상면 및 하면과 상기 압력용기의 길이방향으로 복수로 서로 이격되어 배치됨으로써 압력용기에 상하좌우 입체적으로 진동을 전달하는 것을 특징으로 하는 진동 발생을 이용한 비수조식 압력용기 내압 검사 장치.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 진동부의 진동주기, 진동세기, 및 온/오프 대상체를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 발생을 이용한 비수조식 압력용기 내압 검사 장치.

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