KR101777685B1 - 가스 폭발 시험 장치 - Google Patents

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KR101777685B1
KR101777685B1 KR1020170029428A KR20170029428A KR101777685B1 KR 101777685 B1 KR101777685 B1 KR 101777685B1 KR 1020170029428 A KR1020170029428 A KR 1020170029428A KR 20170029428 A KR20170029428 A KR 20170029428A KR 101777685 B1 KR101777685 B1 KR 101777685B1
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Abstract

본 발명은 가스 폭발 시험 장치에 관한 것으로서, 폭발시험챔버의 내부 및 폭발시험체(방폭시험품)를 냉각기를 사용하여 저온(-20℃∼-60℃)으로 하고, 폭발용가스를 주입하여 폭발시험을 하거나, 또는 상온에서 폭발용 가스를 주입하여 폭발시험을 할 수 있으며, 저온과 상온 2종류의 폭발성 분위기에서 방폭시험이 가능한 가스 폭발 시험 장치를 제공한다.

Description

가스 폭발 시험 장치{APPARATUS FOR GAS EXPLOSION TEST}
본 발명은 가스 폭발 시험 장치에 관한 것으로서, 폭발시험 챔버의 내부 및 폭발시험체(방폭시험품)의 온도를 저온(-20℃∼-60℃)으로 하고, 폭발성 가스를 주입하여 폭발시험을 할 수 있는 방법과, 폭발시험 챔버 내부 및 폭발시험체(방폭시험품)의 온도를 상온으로 하여, 폭발성 가스를 주입하여 폭발시험을 하는 방법으로 2종류의 폭발성 분위기에서 방폭시험을 시행할 수 있는 가스 폭발 시험 장치에 관한 것이다.
가스 또는 증기로 인한 폭발사고의 우려가 높은 현장에 사용되는 장비는 가스 폭발에 견딜 수 있는 방폭 성능을 갖추는 것이 바람직하다.
국내ㅇ외에서 사용하고 있는 가스 폭발 시험 장비는 타원형 챔버로 상온에서만 폭발시험을 하고 있다. 방폭 전기기기는 남극 등 추운지방에서도 사용되기 때문에 IEC 60079-1의 15.2.2 에서는 저온에서 가스폭발 시험을 하도록 규정하고 있지만 저온에서 사용되는 가스폭발 시험장비가 전무한 상태이기 때문에 편법으로 대기압 이상으로 가압을 하여 시험을 하고 있는 실정이다.
저온에서 시험을 하지 않고 편법으로 가압을 하여 악조건으로 시험을 하게 되면 시험자 에게는 가스폭발사고의 위험성이 높아지고 또한 제조자에게는 방폭 전기기기를 규정이상으로 제작해야 하기 때문에 제조원가의 상승요인이 되는 문제점이 있다.
이에 따라 저온용(-20℃ ∼ -60℃) 가스폭발 시험장비의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
또, 기존의 가스폭발 시험챔버는 타원형으로 제작되어 있어 비상 시 개폐할 수 도 없으며, 또한 기어에 의한 맞물림으로 챔버를 개폐 하기 때문에 내부를 저온으로 할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 종래에 가스폭발을 인위적으로 일으켜 방폭 성능을 시험할 수 있는 장치는 챔버 내부의 온도를 상온에서만 시험을 하고 있는 실정이다.
이는 시험자가 저온으로 시험을 할 수 없기 때문에 규정상 가압을 하여 시험을 하게 되므로 폭발 사고의 위험성이 높을 수 있다.
저온용 가스폭발 시험장치는 시험자에게 상해를 입히는 사고 등의 안전 사고를 방지하고 방폭전기기기 제조 회사에는 원가 절감을 해 주기 위함이다.
따라서, 챔버 내부를 가압하여 폭발시험을 하는 것은 위험성이 현저히 높기 때문에 폭발 시험을 하는데는 여러 문제점이 있다.
한국공개특허 [10-2014-0073101]에서는 선박의 도장작업 시 화재폭발재현 실험장치가 개시되어 있다.
한국공개특허 [10-2014-0073101](2014년06월16일)
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 저온에서의 가스 폭발 시험이 가능한 가스 폭발 시험 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상온에서 챔버 및 시험품의 내부에 폭발용 가스를 주입하여 폭발시험을 하고, 이후 냉각기를 이용하여 영하의 온도에서도 가능한 가스 폭발 시험 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실 시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 폭발 시험 장치는, 일측이 개폐되며, 내부에 폭발시험체(10)를 넣고 폭발 시험을 수행하는 폭발시험챔버(100); 상기 폭발시험챔버(100)에 폭발용 가스를 주입하는 가스주입부(200); 및 상기 폭발시험 챔버(100)를 냉각시키는 냉각기(300);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 폭발시험챔버(100)는 육면체 형상으로 형성되며, 상기 폭발시험챔버(100)는 일측에 시험체 출입구(109)가 형성되, 상기 시험체 출입구(109)의 가장자리로부터 상기 시험체 출입구(109)의 중앙 방향으로 돌출 형성되어 시험체 출입구(109)를 형성하는 도어가이드(110); 및 상기 도어가이드(110)의 일부 또는 전체를 덮도록 형성되며, 상기 시험체 출입구(109)를 개폐하는 메인도어(120);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 폭발시험챔버(100)는 내측벽면(101)과 외측벽면(102) 사이에 단열재(103)가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단열재(103)는 두께가 200 ~ 1000 mm 인 것을 특징으로 한다.
또, 상기 내측벽면(101)은 압력용기용 철판으로 형성되는 것을 특징으로 하고, 상기 외측벽면(102)은 일반구조용 압연강재로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 내측벽면(101)의 두께는 30 ~ 50 mm 인 것을 특징으로 하고, 상기 외측벽면(102)의 두께는 10 ~ 20 mm 인 것을 특징으로 한다.
또, 상기 폭발시험챔버(100)는 상기 내측벽면(101) 안쪽으로 스테인리스강 재질의 보강부재(104)가 더 형성되며, 상기 보강부재(104)의 두께는 5 ~ 10 mm 인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 폭발시험챔버(100)는 내측 바닥에 형성되되, 상기 시험체 출입구(109)로부터 길이방향으로 형성되어, 폭발시험체(10)를 상기 폭발시험챔버(100) 내부로 안내하는 내부가이드레일(130);을 더 포함하며, 상기 도어가이드(110)의 바닥측은 상기 내부가이드레일(130)이 설치된 위치에 해당되는 영역을 포함하는 일부가 상기 폭발시험챔버(100) 내부의 바닥까지 하측으로 함몰된 가이드홈(111)이 형성된 것을 특징으로 한다.
또, 상기 가스 폭발 시험 장치는 상기 폭발시험챔버(100)의 시험체출입구(109)측 바닥까지 길이방향으로 형성되어, 상기 폭발시험체(10)를 상기 폭발시험챔버(100)의 시험체 출입구(109)로 안내하는 외부하측가이드레일(400); 상기 외부하측가이드레일(400)을 따라 이동되도록 설치되며, 상부면의 높이가 상기 폭발시험챔버(100) 내부의 바닥 높이로 형성되고, 상부면에 상기 내부가이드레일(130)의 연장선상에 해당되는 위치에 형성되어 상기 폭발시험체(10)를 상기 폭발시험챔버(100)의 시험체출입구(109) 측으로 안내하는 외부상측가이드레일(510)이 형성된 외부이송프레임(500); 및 상기 외부상측가이드레일(510) 및 내부가이드레일(130)을 따라 이동되도록 설치되며, 상기 폭발시험체(10)가 올려지는 내부이송프레임(600);을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 폭발시험챔버(100)는 상기 메인도어(120)가 설치된 다른 측면에 개폐되도록 설치된 보조도어(140);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스 폭발 시험 장치에 의하면, 방폭 전기기기제조회사에서 요구하는 저온의 온도를 설정하여 가스 폭발 시험을 시행 할 수 있으며, 시험자는 가스를 가압하여 폭발시험을 하지 않기 때문에 안전성이 확보되고, 제조자는 제조 원가를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 폭발시험챔버를 육면체 형상으로 형성함으로써, 구형, 원기둥형 등의 원형 구조에 비해 공간을 효율적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 도어가이드가 출입구에 돌출 형성됨으로써, 메인도어에 가해지는 충격을 줄여주어 메인도어의 파손을 최소화 시키는 효과가 있다.
또, 내측벽면과 외측벽면 사이에 단열재가 구비되도록 함으로써, 폭발에 의한 충격을 완화시키는 효과가 있다.
또한, 단열재의 두께를 200 ~ 1000 mm로 함으로써, 폭발시험탱크의 가격대비 성능을 극대화 시킬 수 있는 효과가 있다.
또, 내측벽면을 압력용기용 철판으로 형성하고, 외측벽면을 일반구조용 압연강재로 형성함으로써, 금속 재료의 비용을 최소화 시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 내측벽면의 두께를 30 ~ 50 mm로 하고, 외측벽면의 두께를 10 ~ 20 mm로 함으로써, 폭발시험탱크의 가격대비 성능을 극대화 시킬 수 있는 효과가 있다.
또, 내측벽면 안쪽으로 스테인리스강 재질의 보강부재를 5 ~ 10 mm 두께로 형성함으로써, 내측벽면을 보호하여, 폭발시험챔버(100)의 내구성을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 내부가이드레일을 설치함으로써, 폭발시험체를 폭발시험챔버 내부에서 용이하게 옮길 수 있는 효과가 있다.
또, 외부하측가이드레일, 외부이송프레임 및 내부이송프레임을 설치함으로써, 폭발시험체를 폭발시험챔버 외부에서 폭발시험챔버 내부로 용이하게 옮길 수 있는 효과가 있다.
또한, 메인도어가 설치된 다른 측면에 보조도어를 설치함으로써, 다양한 용도에 맞추어 효율적으로 폭발시험탱크의 오픈이 가능한 효과가 있다.
아울러, 세계적으로 가스 사용량이 증가함에 따라 방폭 전기기기의 제조 및 시험량이 급격히 증가 하고 있으나, 저온에서 가스 폭발 시험 장비가 국내는 물론 국외에도 없기 때문에, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 폭발 시험 장치의 수요도 급격히 증가할 것으로 예상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 폭발 시험 장치의 개념도.
도 2는 도 1의 폭발시험챔버의 메인도어가 열린 사시도.
도 3은 도 2의 폭발시험챔버의 메인도어가 닫힌 사시도.
도 4는 도 3의 메인도어가 설치된 측 정면도.
도 5는 도 4의 A-A'을 절단한 단면도 및 절단된 측면 일부를 확대한 부분확대도.
도 6은 도 1의 폭발시험챔버의 내부에 내부가이드레일이 설치된 사시도.
도 7은 도 6의 메인도어가 설치된 측 정면도.
도 8은 도 6의 메인도어가 설치된 측으로 외부하측가이드레일, 외부이송프레임 및 내부이송프레임이 더 설치되며, 내부이송프레임 상부에 폭발시험체가 올려진 예를 보여주는 정면도.
도 9는 도 8의 사시도.
도 10은 도 9의 외부이송프레임이 시험체출입구까지 이동되고, 내부이송프레임이 폭발시험탱크 내부로 이동된 사시도.
도 11은 도 10의 외부이송프레임이 원위치 되고, 메인도어가 닫힌 사시도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 폭발 시험 장치의 개념도이고, 도 2는 도 1의 폭발시험챔버의 메인도어가 열린 사시도이며, 도 3은 도 2의 폭발시험챔버의 메인도어가 닫힌 사시도이고, 도 4는 도 3의 메인도어가 설치된 측 정면도이며, 도 5는 도 4의 A-A'을 절단한 단면도 및 절단된 측면 일부를 확대한 부분확대도이고, 도 6은 도 1의 폭발시험챔버의 내부에 내부가이드레일이 설치된 사시도이며, 도 7은 도 6의 메인도어가 설치된 측 정면도이고, 도 8은 도 6의 메인도어가 설치된 측으로 외부하측가이드레일, 외부이송프레임 및 내부이송프레임이 더 설치되며, 내부이송프레임 상부에 폭발시험체가 올려진 예를 보여주는 정면도이며, 도 9는 도 8의 사시도이고, 도 10은 도 9의 외부이송프레임이 시험체출입구까지 이동되고, 내부이송프레임이 폭발시험챔버 내부로 이동된 사시도이며, 도 11은 도 10의 외부이송프레임이 원위치되고, 메인도어가 닫힌 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 폭발 시험 장치는 폭발시험챔버(100), 가스주입부(200) 및 냉각기(300)를 포함한다.
폭발시험챔버(100)는 일측이 개폐되며, 내부에 폭발시험체(10)를 넣고 폭발 시험을 수행한다.
즉, 상기 폭발시험챔버(100)의 개폐되는 일측을 개방하여 폭발시험체(10)를 출입시킬 수 있으며, 폭발 시험 전에는 상기 폭발시험챔버(100)의 개폐되는 일측을 폐쇄하여 외부와 차단시킨다.
가스주입부(200)는 상기 폭발시험챔버(100)에 폭발용 가스를 주입한다.
상기 가스주입부(200)는 상기 폭발시험챔버(100) 내부가 외부와 차단된 상태에서, 가스저장용탱크에 저장된 폭발에 사용되는 가스를 상기 폭발시험챔버(100)또는 폭발 시험체에 주입할 수 있다.
이때, 여러 종류의 가스를 혼합하여 사용할 경우, 가스가 가스혼합기를 경유하도록 하고, 폭발에 사용될 가스를 가스혼합기에서 혼합시킨 후, 혼합된 가스를 상기 폭발시험챔버(100) 또는 폭발 시험체에 주입할 수 있다.
냉각기(300)는 상기 폭발시험챔버(100)를 냉각시킨다.
상기 냉각기(300)는 폭발시험챔버(100) 내부를 -60℃까지 저온으로 냉각시킨 상태로 가스 폭발 시험을 할 수 있다.
즉, 방폭 전기기기 제조회사에서 요구하는 대로 온도를 설정하여 가스 폭발 시험을 시행 할 수 있으며, 시험자는 가스를 가압하여 폭발시험을 하지 않기 때문에 안전성이 확보되고, 제조자는 방폭 전기기기의 제조 원가를 줄일 수 있다.
상기 냉각기(300)는 항공우주, 자동차, 전기 통신 관련 구성 부품 시험, LNG 선박 용기, 압력 용기 시험, 대용량 우주 환경 시험, 강도 시험, 극저온 연료 탱크 시험, LNG 액화, 반응기 또는 증류 시스템용 냉각기, 석유 화학 산업의 정제 및 분리, 냉각기 등에 사용이 가능한 공기 냉각 콘덴서 형식의 2단 자동 캐스케이드 냉동 시스템을 이용할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 폭발 시험 장치의 폭발시험챔버(100)는 육면체 형상으로 형성되며, 일측에 시험체출입구(109)가 형성되되, 도어가이드(110) 및 메인도어(120)를 포함할 수 있다.
이는, 폭발시험챔버(100) 구조를 사각형 또는 직사각형 형태로 제작하여 저온에서 가스폭발시험이 용이하도록 하기 위함이다.
도어가이드(110)는 상기 시험체출입구(109)의 가장자리로부터 상기 시험체출입구(109)의 중앙 방향으로 돌출 형성되어 시험체출입구(109)를 형성한다.
상기 도어가이드(110)는 폭발 시 메인도어(120)에 가해지는 충격을 줄여주기 위한 것으로, 시험체 출입구(109)의 상측은 하측으로, 하측은 상측으로, 우측은 좌측으로, 좌측은 우측으로 돌출되도록 도어가이드(110)가 형성될 수 있다. 이때, 돌출된 길이는 모서리 쪽이 더 길게 돌출되도록 하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 시험체 출입구(109)의 형태가 모서리가 둥근 사각형 형상으로 형성되도록 도어가이드(110)가 형성될 수 있다.
메인도어(120)는 상기 도어가이드(110)의 일부 또는 전체를 덮도록 형성되며, 상기 시험체 출입구(109)를 개폐한다.
즉, 상기 메인도어(120)는 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 시험체출입구(109)를 폐쇄시키되, 상기 도어가이드(110)에 밀착되는 구조로 형성될 수 있다.
이때, 상기 메인도어(120)는 상기 시험체 출입구(109)와 대응되는 부분이 더 두껍게 형성되는 것이 바람직하다.
다시 말해, 상기 도어가이드(110)에 의해 폭발 시 메인도어(120)에 가해지는 충격을 줄여주는 부분 이외의 부분을 두껍게 형성시킬 수 있다.
여기서, 상기 메인도어(120)의 폭발시험챔버(100) 내부 측으로 돌출된 부분은 상기 시험체출입구(109)에 끼움결합이 가능하도록 형성되는 것이 더욱 바람직하다.
도 2 내지 도 4에 상기 메인도어(120)가 경첩에 의해 회동되는 예를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 슬라이드 식 등 상기 시험체 출입구(109)를 밀폐시킬 수 있는 구조라면 어떠한 것도 적용 가능함은 물론이다.
또한, 메인도어(120)를 닫고, 메인도어(120)를 닫힌 상태로 고정시키기 위한 잠금장치를 상기 메인도어(120) 주변으로 다수 설치하는 것이 바람직하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 폭발 시험 장치의 폭발시험챔버(100)는 외부에 길이방향, 너비방향 및 높이방향으로 사각기둥 형상의 보강재가 더 설치되는 것이 바람직하다.
이는, 육면체 형상의 폭발시험챔버(100)가 견딜 수 있는 압력을 더욱 향상시키기 위한 것이다.
일반적으로, 압력에 강한 구조로 구형 또는 원통형 등의 원형 구조가 주로 사용되는데, 이러한 원형 구조는 공간을 많이 차지하는 문제가 있다. 공간을 효율적으로 하기 위해 폭발시험챔버(100)를 육면체 형상으로 형성할 경우, 원형 구조에 비해 상대적으로 압력에 약한 문제점이 있다.
따라서, 공간도 효율적으로 하면서 압력에 강한 구조로 하기 위해, 폭발시험챔버(100)의 외부에 보강재를 설치하는 것이 바람직하다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 폭발 시험 장치의 폭발시험챔버(100)는 내측벽면(101)과 외측벽면(102) 사이에 단열재(103)가 구비된 것을 특징으로 할 수 있다.
즉, 폭발시험챔버(100)는 내부에 단열재(103)가 구비된 벽체를 이용할 수 있다.
이때, 상기 폭발시험챔버(100) 내부의 모서리 부분은 단열재(103)가 더 두껍게 형성(도 5 참조)된 것이 바람직하다.
이는, 육면체 형상의 폭발시험챔버(100)가 견딜 수 있는 압력을 더욱 향상시키기 위한 것이다.
즉, 모서리 부분의 단열재(103)를 두껍게 해준 구조로 폭발시험챔버(100)의 제조에 사용되는 비용을 최소화 시키면서 폭발시험챔버(100)가 견딜 수 있는 압력을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 5에는 8각형 형태가 되도록 모서리 부분이 경사진 예를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 모서리가 둥근 사각형 형상으로 형성되도록 하는 등 다양한 구조로 적용 가능함은 물론이다.
단열은 열의 흐름을 차단시키는 것을 의미하며 이러한 목적으로 사용되는 물질을 단열재라 한다.
일반적으로 공기는 열을 통과 시키지 않는 성질이 있어 물질내의 공기를 많이 함유하는 것은 단열효과가 있다.
물질 자체가 보유한 고유의 단열 성능은 한계점이 있어 인위적으로 물질내에 공기 또는 가스(프레온, 펜탄, 부탄등)를 주입하여 단열성능을 향상시켜 단열재로 생산하고 있으며 단열재 종류는 유기물질과 무기물질로 구분하고 무기물질(유리면, 암면등)은 섬유사이에 공기가 삽입되어 단열효과가 있으며 유기물질(EPS, 우레탄폼등)은 미세한 독립기포내에 단열성능이 공기보다 우수한 프레온, 부탄, 펜탄 가스등을 주입하여 단열효과를 극대화 시키고 있다. 따라서, 경질우레탄폼은 단열성능중 가장 우수한 프레온 가스를 사용하여 미세한 독립기포내에 균일하게 형성하고 있어 단열재중 단열성능이 가장 우수한 특성을 보유하고 있다.
상기 단열재(103)로는 경질 우레탄폼우레탄폼(PUR/PIR폼)을 사용할 수 있으며, Isocyanate 결합에 의하여 PUR(Polyurethane)폼보다 저온(-200 ~ 110 ℃)단열특성이 우수하고 난연성(UL Class1), 치수안정성이 보강된 PIR(Polyisocyanurate)폼을 사용하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 단열재(103)는 두께가 200 ~ 1000 mm 인 것을 특징으로 할 수 있다.
단열재의 두께 산정은 적용대상과 상태에 따라 다르다. 일반적으로 단열재료의 가격및 시공비를 포함한 투자자본과 운영 Cost와 비교하여 가장 경제적으로 예상되는 조건에서 단열두께를 산정하는데 평판의 경우 아래와 같은 식을 이용할 수 있다.
보온재의 두께(X) =
Figure 112017023117859-pat00001
(λ : 열전도율(kcal/m℃), α : 표면열전달율(kcal/mh℃) (보온α=10, 보냉 : α= 7), TI : 내부온도(℃), TS : 표면온도(℃), TO : 외기온도(℃))
또한, 상기 내측벽면(101)은 압력용기용철판으로 형성되는 것을 특징으로 하고, 상기 외측벽면(102)은 일반구조용 압연강재(SS400)로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
압력용기용 철판(Steel Plates for Pressure vessels)은 보일러용 압력용기에 주로 사용되는 재질로써 주요규격은 아래와 같다.
1) 압력용기용 강판
SPPV 235, 315, 355, 450, 490
SQV 1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B
2) 보일러 및 압력용기용 강판
SB410, 450, 480, 450M, 480M
A285 A, B, C
A537-1, 2
3) 중고온용 압력용기용 강판
A515-60, 65, 60
4) 상온 및 저온용 압력용기용 강판
A516-55, 60, 65, 70
5) 중저온용 압력용기용 강판
SPV235, 315, 355, 410, 450, 490
6) 중상온용 압력용기용 강판
SGV410, 450, 480
일반구조용 압연강재는 SS(Steel-Structure)재라고도 불리며, 일반구조용 압연강재는 탄소 함유량이 적어서 열처리(QT=담금질과 템퍼링)가 되지 않아 그대로 사용한다. 연강이라고 불리는 것이 여기 해당한다. 선박, 차량 등 모든 분야에 사용되지만, 기계 내부의 특정 응력을 받는 부품의 재료로는 쓰이지 못하고, 단순히 기계를 지탱해주는 부위에만 쓰인다.
KS에서'SS'의 기호로 나타내는데, 재료의 최소인장강도로 분류되어 있다. 대표적인 일반구조용 압연강재는 SS400인데, '400'은 최소인장강도가 400N/㎟라는 것을 나타낸다.
또, 상기 내측벽면(101)의 두께는 30 ~ 50 mm 인 것을 특징으로 하고, 상기 외측벽면(102)의 두께는 10 ~ 20 mm 인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 내측벽면(101)은 실직적으로 폭발에 견뎌내는 부분으로, 압력에 견디는 능력이 탁월한 압력용기용 철판을 사용하며, 상기 내측벽면(101)의 두께는 30 ~ 50 mm를 사용할 수 있으나, 35.0t 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 외측벽면(102)은 상기 폭발시험챔버(100)의 외형을 이루는 부분으로, 상기 내측벽면(101)이 폭발의 충격을 견디고, 상기 단열재(103)가 폭발의 충격을 완충시켜 상기 외측벽면(102)은 상기 내측벽면(101)에 비해 상대적으로 압력에 약한 일반구조용 압연강재를 사용하는 것이 상기 폭발시험챔버(100)의 제조 비용을 절감시킬 수 있으며, 상기 외측벽면(102)의 두께는 10 ~ 20 mm를 사용할 수 있으나, 12.0t 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 폭발 시험 장치의 폭발시험챔버(100)는 상기 내측벽면(101) 안쪽으로 스테인리스강 재질의 보강부재(104)가 더 형성되며, 상기 보강부재(104)의 두께는 5 ~ 10 mm 인 것을 특징으로 할 수 있다.
스테인리스강은 스테인리스스틸이라고도 하며, 부식을 최소화하기 위해 크롬을 12%이상 첨가한 합금강을 말한다.
스테인레스스틸은 화학성분과 금속조직에 따라 대별하고 있으며, 화학성분으로는 Fe-Cr계, Fe-Cr-Ni계로 분류되고(니켈이 포함되느냐 아니냐), 금속조직상으로는 Austenite계, Ferrite계, Duplex계 및 석출경화계로 분류된다.
일반적으로 Austenite(오스테나이트계) 강종의 내식성이 가장 우수하고 그 다음으로 Ferrite(페라이트), Martensite계 순으로 내식성이 감소한다.
용접성에 있어서도 오스테나이트계 강종이 페라이트계 강종보다 나으며, 성형가공성도 더 우수하나, 가공경화성이 페라이트계 강종보다 높다.
대표적인 강종으로는 STS304(오스테나이트계)와 STS430(페라이트계)가 있다.
백단위의 숫자는 계열군을 의미하고, 십단위 이하의 숫자는 강종의 합금성분과 개발순서 등에 의해 결정되어진다.(숫자가 클수록 합금성분이 많이 포함되어 있고, 최근에 개발된 강종임)
상기 보강부재(104)는 상기 내측벽면(101)이 파손되는 것을 방지하기 위한 것으로, STS304를 사용할 수 있으며, 상기 보강부재(104)의 두께는 5 ~ 10 mm를 사용할 수 있으나, 6.0t 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 폭발 시험 장치의 폭발시험챔버(100)는 내측 바닥에 형성되되, 상기 시험체출입구(109)로부터 길이방향으로 형성되어, 폭발시험체(10)를 상기 폭발시험챔버(100) 내부로 안내하는 내부가이드레일(130)을 더 포함하며,
상기 도어가이드(110)의 바닥측은 상기 내부가이드레일(130)이 설치된 위치에 해당되는 영역을 포함하는 일부가 상기 폭발시험챔버(100) 내부의 바닥까지 하측으로 함몰된 가이드홈(111)이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 내부가이드레일(130)은 폭발시험체(10)를 폭발시험챔버(100) 내부로 옮기기 용이하도록 설치하는 것으로, 도어가이드(110)로 인해 발생되는 단차로, 지게차 등으로 폭발시험챔버(100) 내부에 폭발시험체(10)를 옮기기 어렵기 때문에, 폭발시험체(10)를 폭발시험챔버(100)로 밀어넣기 용이하도록 내부가이드레일(130)을 설치할 수 있으며, 상기 내부가이드레일(130)은 철도의 선로와 유사한 H형강 형상으로 형성될 수 있다.
이때, 폭발시험챔버(100) 내부 바닥과 도어가이드(110)로 인해 발생되는 단차를 해소하기 위해 상기 도어가이드(110)에 가이드홈(111)을 형성하는 것이 바람직하다.
도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 폭발 시험 장치는 외부하측가이드레일(400), 외부이송프레임(500) 및 내부이송프레임(600)을 더 포함할 수 있다.
외부하측가이드레일(400)는 상기 폭발시험챔버(100)의 시험체출입구(109)측 바닥까지 길이방향으로 형성되어, 상기 폭발시험체(10)를 상기 폭발시험챔버(100)의 시험체출입구(109)로 안내한다.
상기 외부하측가이드레일(400)은 폭발시험챔버(100)가 놓이는 바닥에 설치되며,
이때, 폭발시험챔버(100)가 놓이는 바닥과 폭발시험챔버(100) 내부 바닥은 상기 폭발시험챔버(100) 벽체의 두께로 인해 단차가 발생되며, 외부이송프레임(500)이 직접 폭발시험챔버(100)의 내부로 진입하기 어렵다.
때문에, 상기 폭발시험체(10)를 상기 폭발시험챔버(100)의 시험체출입구(109)로 안내하는 외부하측가이드레일(400)을 설치하며, 상기 외부하측가이드레일(400) 역시 철도의 선로와 유사한 H형강 형상으로 형성될 수 있다.
외부이송프레임(500)은 상기 외부하측가이드레일(400)을 따라 이동되도록 설치되며, 상부면의 높이가 상기 폭발시험챔버(100) 내부의 바닥 높이로 형성되고, 상부면에 상기 내부가이드레일(130)의 연장선상에 해당되는 위치에 형성되어 상기 폭발시험체(10)를 상기 폭발시험챔버(100)의 시험체출입구(109) 측으로 안내하는 외부상측가이드레일(510)이 형성된다.
상기 외부이송프레임(500)은 상기 외부하측가이드레일(400)을 따라 이동 가능한 바퀴가 하부에 설치될 수 있다.
상기 외부이송프레임(500)은 폭발시험챔버(100)가 놓이는 바닥과 폭발시험챔버(100) 내부 바닥의 단차를 해소하기 위해, 상기 외부이송프레임(500)의 상부면의 높이가 상기 폭발시험챔버(100) 내부의 바닥 높이로 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 외부하측가이드레일(400)에 설치된 외부이송프레임(500)의 상부면의 높이가 폭발시험챔버(100) 내부의 바닥 높이와 동일하게 할 수 있으며,
상기 외부이송프레임(500)이 상기 시험체출입구(109)에 다다를 경우, 상기 내부가이드레일(130)과 인접하도록 상부면에 외부상측가이드레일(510)이 설치(도 10 참조)되는 것이 바람직하다.
내부이송프레임(600)은 상기 외부상측가이드레일(510) 및 내부가이드레일(130)을 따라 이동되도록 설치되며, 상기 폭발시험체(10)가 올려진다.
상기 내부이송프레임(600)은 상기 외부상측가이드레일(510) 및 내부가이드레일(130)을 따라 이동 가능한 바퀴가 하부에 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스 폭발 시험 장치는 다음과 같은 순서로 폭발 시험을 진행할 수 있다.
먼저, 도 9에 도시된 바와 같이, 메인도어(120)를 열고, 폭발시험체(10)를 내부이송프레임 상부에 올린다.
다음으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 외부이송프레임(500)을 시험체출입구까지 이동시키고, 이후, 내부이송프레임(600)을 폭발시험챔버(100) 내부로 이동시킨다.
다음으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 외부이송프레임(500)을 원위치시키고, 메인도어(120)를 닫는다.
다음으로, 냉각기(300)로 폭발시험챔버(100)의 내부와 폭발시험체를 저온으로 하고, 가스주입부(200)로 폭발에 사용될 가스를 폭발시험체(100)에 주입한 후, 폭발 시험을 수행한다.
마지막으로, 메인도어(120)를 열고, 폭발시험체(10)를 폭발시험챔버(100) 외부로 이동시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스 폭발 시험 장치는 다음과 같은 순서로도 폭발 시험을 진행할 수 있다.
먼저, 도 9에 도시된 바와 같이, 메인도어(120)를 열고, 폭발시험체(10)를 내부이송프레임 상부에 올린다.
다음으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 외부이송프레임(500)을 시험체출입구까지 이동시키고, 이후, 내부이송프레임(600)을 폭발시험챔버(100) 내부로 이동시킨다.
다음으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 외부이송프레임(500)을 원위치시키고, 메인도어(120)를 닫는다.
다음으로, 가스주입부(200)로 폭발에 사용될 가스를 폭발시험챔버(100)에 주입하여 폭발 시험을 수행한다.
마지막으로, 냉각기(300)로 폭발시험챔버(100) 내부를 냉각시킨 후, 메인도어(120)를 열고, 폭발시험체(10)를 폭발시험챔버(100) 외부로 이동시킨다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 폭발 시험 장치의 폭발시험챔버(100)는 상기 메인도어(120)가 설치된 다른 측면에 개폐되도록 설치된 보조도어(140)를 더 포함할 수 있다.
메인도어(120)는 폭발시험체(10)가 출입하는 시험체출입구(109)를 개폐하는 것으로, 일반적으로 크기가 크고, 잠금장치 등이 다수 설치되어, 메인도어(120)를 열고 닫는 것에 많은 시간이 소요되는 문제가 있다.
따라서, 시험자의 출입 등 시험체출입구(109) 보다 작은 출입구를 개방하고자 하는 경우, 출입구의 개방이 용이한 보조도어(140)를 더 설치하는 것이 바람직하다.
상기 보조도어(140)는 비상시에 개폐가 용이한 구조로 설치하되, 방폭기준을 만족하는 것이 바람직하다.
아울러, 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 폭발시험챔버(100)의 외부 또는 내부에 감시용 카메라를 설치하는 것도 가능하다.
상기 폭발시험챔버(100)의 내부에 감시용 카메라를 설치하는 것은, 상기 폭발시험챔버(100)를 열지 않고도 내부를 확인하기 위함이다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
10: 폭발시험체(시험품)
100: 폭발시험챔버
101: 내측벽면 102: 외측벽면
103: 단열재 104: 보강부재
109: 시험체출입구
110: 도어가이드
111: 가이드홈
120: 메인도어
130: 내부가이드레일
140: 보조도어
200: 가스주입부
300: 냉각기
400: 외부하측가이드레일
500: 외부이송프레임
510: 외부상측가이드레일
600: 내부이송프레임

Claims (10)

  1. 일측에 시험체출입구(109)가 형성되되, 상기 시험체출입구(109)의 가장자리로부터 상기 시험체출입구(109)의 중앙 방향으로 돌출 형성되어 시험체출입구(109)를 형성하는 도어가이드(110); 및 상기 도어가이드(110)의 일부 또는 전체를 덮도록 형성되며, 상기 시험체출입구(109)를 개폐하는 메인도어(120);를 포함하되, 육면체 형상으로 형성되고, 일측이 개폐되며, 내부에 폭발시험체(10)를 넣고 폭발 시험을 수행하는 폭발시험챔버(100);
    상기 폭발시험챔버(100)에 폭발용 가스를 주입하는 가스주입부(200);
    상기 폭발시험 챔버(100)를 냉각시키는 냉각기(300);
    내측 바닥에 형성되되, 상기 시험체출입구(109)로부터 길이방향으로 형성되어, 폭발시험체(10)를 상기 폭발시험챔버(100) 내부로 안내하는 내부가이드레일(130);
    상기 폭발시험챔버(100)의 시험체출입구(109)측 바닥까지 길이방향으로 형성되어, 상기 폭발시험체(10)를 상기 폭발시험챔버(100)의 시험체출입구(109)로 안내하는 외부하측가이드레일(400);
    상기 외부하측가이드레일(400)을 따라 이동되도록 설치되며, 상부면의 높이가 상기 폭발시험챔버(100) 내부의 바닥 높이로 형성되고, 상부면에 상기 내부가이드레일(130)의 연장선상에 해당되는 위치에 형성되어 상기 폭발시험체(10)를 상기 폭발시험챔버(100)의 시험체출입구(109) 측으로 안내하는 외부상측가이드레일(510)이 형성된 외부이송프레임(500); 및
    상기 외부상측가이드레일(510) 및 내부가이드레일(130)을 따라 이동되도록 설치되며, 상기 폭발시험체(10)가 올려지는 내부이송프레임(600);
    을 포함하며,
    상기 도어가이드(110)의 바닥측은
    상기 내부가이드레일(130)이 설치된 위치에 해당되는 영역을 포함하는 일부가 상기 폭발시험챔버(100) 내부의 바닥까지 하측으로 함몰된 가이드홈(111)이 형성된 것을 특징으로 하는 가스 폭발 시험 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폭발시험챔버(100)는
    내측벽면(101)과 외측벽면(102) 사이에 단열재(103)가 구비된 것을 특징으로 하는 가스 폭발 시험 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 단열재(103)는
    두께가 200 ~ 1000 mm 인 것을 특징으로 하는 가스 폭발 시험 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 내측벽면(101)은 압력용기용철판으로 형성되는 것을 특징으로 하고,
    상기 외측벽면(102)은 일반구조용 압연강재로 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 폭발 시험 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 내측벽면(101)의 두께는 30 ~ 50 mm 인 것을 특징으로 하고,
    상기 외측벽면(102)의 두께는 10 ~ 20 mm 인 것을 특징으로 하는 가스 폭발 시험 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 폭발시험챔버(100)는
    상기 내측벽면(101) 안쪽으로 스테인리스강 재질의 보강부재(104)가 더 형성되며,
    상기 보강부재(104)의 두께는 5 ~ 10 mm 인 것을 특징으로 하는 가스 폭발 시험 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 폭발시험챔버(100)는
    상기 메인도어(120)가 설치된 다른 측면에 개폐되도록 설치된 보조도어(140);
    를 더 포함하는 가스 폭발 시험 장치.
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