KR101915863B1 - 배관 삽입형 오리피스 장치 - Google Patents

배관 삽입형 오리피스 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배관 삽입형 오리피스 장치에 관한 것으로, 전단배관; 전방부는 상기 전단배관과 동일한 두께으로 형성되어 상기 전단배관의 후방부과 연결되고, 후방부는 상기 전방부보다 두께가 크도록 형성되는 제1슬리브; 전방부는 상기 제1슬리브 후방부과 동일한 두께으로 형성되어 상기 제1슬리브 후방부과 연결되고, 후방부는 상기 전방부보다 두께가 작도록 형성되는 제2슬리브; 상기 제2슬리브의 후방부과 동일한 두께으로 형성되어 상기 제2슬리브 후방부과 연결되는 후단배관; 및 상기 제1슬리브 후방부과 상기 제2슬리브 전방부 사이에 배치되는 오리피스;를 포함하되, 상기 제1슬리브 후방부과 상기 제2슬리브 전방부의 내주부에는 각각 안착홈이 형성되고, 상기 오리피스가 상기 안착홈에 삽입된다.

Description

배관 삽입형 오리피스 장치{Insertion type orifice apparatus}
본 발명은 배관 삽입형 오리피스 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 감육에 의한 핀홀 발생을 방지하는 배관 삽입형 오리피스 장치에 관한 것이다.
원자력발전소의 각 계통에는 수많은 오리피스가 설치되어 계통별 고유한 기능을 수행하고 있다.
종래 오리피스 장치는 플랜지 타입으로 도 1에 도시된 바와 같이 구성된다.
도 1을 참조하면, 플랜지 타입 오리피스 장치는 전방과 후방에 각각 위치하는 전단배관(1)과 후단배관(3) 사이에 전단플랜지(10)와 후단플랜지(20)를 포함한다.
전단플랜지(10)와 후단플랜지(20) 사이에 오리피스(20)가 설치되고 볼트(40)로 체결되어 플랜지 타입 오리피스 장치의 조립이 완성된다.
여기서, 전단배관(1)과 전단플랜지(10), 후단플랜지(20)와 후단배관(3)은 용접을 통해 결합되어 용접부(31,37)가 형성된다.
또한, 오리피스(20)와 전단플랜지(10) 및 후단플랜지(20) 사이에는 가스켓(35)이 설치되어 유로상의 기밀을 유지하도록 한다.
그러나, 이와 같은 플랜지타입 오리피스 장치는 오리피스(20)를 통과한 증기의 속도가 증가하면서 오리피스(20) 후단의 용접부(37) 및 후단배관(3)을 감육시켜 핀홀(Pin-Hole)이 발생되는 문제점이 있다.
도 2는 종래의 오리피스 장치에서 주요 누설부분을 도시한 것으로, 이를 참조하면, 배관을 통해 이동되는 증기는, 용접부에서의 열응력에 의한 플랜지 간격 불균일이나, 용접불량으로 인해 누설이 발생될 수 있으며, 가스켓의 설치 불량, 너트 조임 불균일, 배관 감육에 의한 누설이 발생될 수 있다.
감육에 의해 발생된 핀홀(Pin-Hole)로 증기가 누설되는 것을 차단하기 위해서는 박스업(Box-Up) 용접을 실시해야 하나, 일부 계통은 70% 출력감발을 해야만 Box-Up용접을 수행할 수 있어 발전소 출력감발에 따른 막대한 경제적인 손실이 발생된다.
해외 발전소 경험사례를 보면 심한 배관 감육으로 후단 배관이 파단되어 발전정지 사례도 발생하였다.
또한, 정비원이 가스켓(35) 설치가 부적절하게 되면 전단플랜지(10) 및 후단플랜지(20) 사이로 유체의 누설이 발생되게 된다.
또한, 전,후단배관(1,3)과 전,후단플랜지(10,20)를 맞대기 용접할 때 발생되는 열응력으로 전,후단플랜지(10,20) 사이에 갭이 발생될 수 있으며, 갭이 발생되면 볼트(35)가 체결되어 조여진 후에도 가스켓(35)으로 누설이 발생되는 문제점이 있다.
한국 등록실용신안공보 제20-0275750호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 배관감육에 의한 누설을 줄일 수 있는 새로운 구조의 배관 삽입형 오리피스 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명의 일실시예에 따른 배관 삽입형 오리피스 장치는, 전단배관; 전방부는 상기 전단배관과 동일한 두께로 형성되어 상기 전단배관의 후방부과 연결되고, 후방부는 상기 전방부보다 두께가 크도록 형성되는 제1슬리브; 전방부는 상기 제1슬리브 후방부과 동일한 두께로 형성되어 상기 제1슬리브 후방부과 연결되고, 후방부는 상기 전방부보다 두께가 작도록 형성되는 제2슬리브; 상기 제2슬리브의 후방부과 동일한 두께로 형성되어 상기 제2슬리브 후방부과 연결되는 후단배관; 및 상기 제1슬리브 후방부과 상기 제2슬리브 전방부 사이에 배치되는 오리피스;를 포함하되, 상기 제1슬리브 후방부과 상기 제2슬리브 전방부의 내주부에는 각각 안착홈이 형성되고, 상기 오리피스가 상기 안착홈에 삽입된다.
여기서, 상기 오리피스는, 외경이 상기 제1슬리브 후방부과 상기 제2슬리브 전방부의 외경보다 작게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2슬리브 전방부의 두께가 유지되는 길이는, 상기 제1슬리부 후방부의 두께가 유지되는 길이보다 길게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2슬리브 전방부의 두께가 유지되는 길이는, 상기 전단배관 내경의 3.5배 이상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1슬리브 후방부 및 상기 제2슬리브 전방부의 두께는, 상기 전단배관 두께의 4.5배 이상으로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 배관 삽입형 오리피스 장치에서 상기 제1슬리브 및 제2슬리브는, 상기 오리피스가 삽입된 후, 상기 제1슬리브와 제2슬리브가 접촉되는 외주부를 용접하여 결합될 수 있으며, 상기 전단배관의 후방부과 상기 제1슬리브의 전방부, 및 상기 제2슬리브의 후방부과 상기 후단배관의 전방부는 맞대기 용접으로 결합될 수 있다.
여기서, 상기 오리피스는, 기밀을 유지하기 위해 상기 안착홈에 억지끼움될 수 있다.
본 발명에 의하면 오리피스 후단부의 배관감육을 고려하여 구조를 변경함으로써 배관감육에 의한 누설시점을 늦추어 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 오리피스가 배관속에 삽입되어 밀봉됨으로 가스켓과 같은 추가적인 부품이 필요가 없고 정비가 요구되지 않는 효과가 있다.
또한, 종래의 플랜지타입 오리피스 장치보다 무게가 가벼워 교체에 따른 별도의 내진분석 및 지지장치가 필요 없는 효과가 있다.
도 1은 종래의 오리피스 장치를 도시한 단면도이고,
도 2는 종래의 오리피스 장치에서 주요 누설부분을 도시한 것이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배관 삽입형 오리피스 장치를 도시한 단면도이고,
도 4는 일반적인 오리피스 후단배관의 감육상태를 도시한 그래프이고,
도 5는 일반적인 오리피스 후단배관의 감육결과에 관한 테이블이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배관 삽입형 오리피스 장치를 도시한 단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배관 삽입형 오리피스 장치(100)는, 전방에 위치한 전단배관(101)과, 후방에 위치한 후단배관(103)과, 전단배관(101)과 후단배관(103)사이에 설치되는 제1,2슬리브(110,120)를 포함한다.
전단배관(101)은, 유체가 유입되는 도입부로서 배관 삽입형 오리피스 장치(100)의 전방에 배치된다. 또한, 전단배관(101)은 두께(t1)가 일정하게 유지되도록 형성된다.
제1슬리브(110)는, 전방에 위치한 전방부(111)은 전단배관(101)과 동일한 두께로 형성되어 전단배관(101)의 후방부과 연결된다.
또한, 제1슬리브(110)의 후방부(113)은 제1슬리브(110)의 전방부(111)보다 두께가 크도록 형성된다.
이때, 제1슬리브(110) 후방부(113)의 관경은 외경을 말하고, 제1슬리브(110) 후방부(113)의 내경은 전단배관(101)과 동일하게 형성된다.
그 결과, 제1슬리브(110) 후방부(113)은 두께(t2)가 전단배관(101)보다 두껍게 형성된다.
제2슬리브(120)는, 전방에 위치한 전방부(121)은 제1슬리브(110) 후방부(113)과 동일한 두께로 형성되어 제1슬리브(110) 후방부(113)과 연결된다.
또한, 제2슬리브(120)의 후방부(123)은 제2슬리브(120)의 전방부(121)보다 두께가 작도록 형성된다.
후단배관(103)은, 제2슬리브(120)의 후방부(121)과 동일한 두께로 형성되어 제2슬리브(120) 후방부(121)과 연결된다.
여기서, 후단배관(103)은 두께(t1)가 일정하게 유지되도록 형성된다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 배관 삽입형 오리피스 장치(100)는, 제1슬리브(110) 후방부(113)과 제2슬리브(120) 전방부(121) 사이에 오리피스(140)가 설치된다.
오리피스(140)는 판형으로 형성되고 중앙부를 관통하는 관통홀(141)이 구비된다.
여기서, 오리피스(140)는 제1슬리브(110) 후방부(113) 후단과 제2슬리브(120) 전방부(121) 전단이 서로 맞대기 용접된 상태에서 제1슬리브(110) 및 제2슬리브(120) 외측으로 노출되지 않게 설치된다.
이를 위해 제1슬리브(110) 후방부(113)의 후단 내주면에는 안착홈(113a)이 형성되고, 제2슬리브(120) 전방부(121) 전방부(121)의 전단 내주면에도 상기 제1슬리브(110)의 안착홈(113a)에 대응되는 위치에 안착홈(121a)이 형성되어 오리피스(140)가 제1슬리브(110) 및 제2슬리브(120) 내측에 장착되도록 한다.
본 발명의 배관 삽입형 오리피스 장치(100)에 사용되는 오리피스(140)는, 외경이 제1슬리브(110) 후방부(113)와 제2슬리브(120) 전방부(121)의 외경보다 작게 형성됨으로써 제1슬리브(110) 및 제2슬리브(120) 외측으로 노출되지 않게 구성된다.
또한, 오리피스(140)는, 기밀을 유지하기 위해 안착홈(113a,121a)에 억지끼움되도록 외경이 형성될 수 있다.
도 4는 일반적인 오리피스 후단배관의 감육상태를 도시한 그래프이고, 도 5는 일반적인 오리피스 후단배관의 감육결과에 관한 테이블이다.
도 4를 참조하면, 오리피스 후단배관에서 약 0.043m 지점에서 최대의 배관 감육(0.94mm)이 발생하고, 0.05m 부근 지점에서 유체의 최대충격파가 배관에 미침을 알 수 있다.
도 5는 국내 1000MW PWR원전에 사용된 1" 소구경 배관 파단부의 감육결과 측정을 유체 모델링 실험을 통해 분석한 자료로서, 이를 참조하면, (1),(2) 지점에서 가장 많은 감육이 발생되었음을 알 수 있다.
도 4 및 도 5로부터, 오리피스 후단배관 직경(D)의 2배가 되는 위치에서 가장 큰 유체 충격이 발생하여 감육이 많이 진행됨을 알 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 배관 삽입형 오리피스 장치(100)는 도 4 및 도 5를 근거로 제2슬리브(120) 전방부(121)의 두께가 유지되는 길이(l2)는, 제1슬리부(110) 후방부(113)의 두께가 유지되는 길이(l1)보다 길게 형성함으로써 기존의 후단배관에서 최대 감육이 발생되는 위치가 제2슬리브(120)의 전방부(121)에 위치되도록 설계한다.
보다 상세하게는, 본 발명의 일실시예에서는, 제2슬리브(120) 전방부(121)의 두께가 유지되는 길이(l2)는, 안전율을 고려하여 전단배관(101) 내경의 3.5배 이상으로 형성한다.
또한, 제1슬리브(110) 후방부(113) 및 제2슬리브(120) 전방부(121)의 두께(t2)는, 안전율을 고려하여 전단배관(101) 두께(t2)의 4.5배 이상으로 형성한다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 배관 삽입형 오리피스 장치(100)에서 제1슬리브(110) 및 제2슬리브(120)는, 오리피스(140)가 삽입된 후, 제1슬리브(110) 후방부(113) 끝단과 제2슬리브(120) 전방부(121) 전단이 접촉되는 외주부를 용접하여 전둘레 용접부(135)를 형성시킴으로써 결합될 수 있다.
또한, 전단배관(101)의 후방부과 제1슬리브(110)의 전방부(111), 및 제2슬리브(120)의 후방부(123)과 후단배관(103)의 전방부는 맞대기 용접으로 맞대기 용접부(131,137)를 각각 형성시킴으로써 결합될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 배관 삽입형 오리피스 장치(100)의 조립과정을 도 3을 참조하여 설명한다.
먼저, 소정 두께 및 내경을 갖는 플레이트 타입의 오리피스(140)을 제작한다.
이때, 오리피스(140) 외경은 제1슬리브(110) 및 제2슬리브(120)에 각각 형성된 안착홈(113a,121a)에 삽입가능하도록 가공된다.
입구측에 위치한 제1슬리브(110) 전방부(111)는 전단배관(101)의 배관직경과 동일하게 형성하고, 제1슬리브(110) 후방부(113)는 내경은 동일하고 외경이 제1슬리브(110) 전방부(111)보다 크도록 형성한다.
제2슬리브(120) 전방부는 배관내경의 3.5배 거리(D*3.5)만큼 길게 제작하고, 전단배관(101) 또는 후단배관(103)의 두께보다 4.5배 증가하여 제작한다.
또한, 제1슬리브(110) 후방부(113) 및 제2슬리브(120) 전방부(121)에는 오리피스(140)가 삽입되도록 안착홈(113a,121a)을 가공시킨다.
이후, 제작된 오리피스(140)를 안착홈(113a,121a)에 삽입한 후 제1,2슬리브(110,120) 접촉면의 외주부를 전둘레 용접한다.
용접이 완료되면, 제1,2슬리브(110,120) 접촉면 전둘레 용접부(135)에 비파괴검사를 실시한다.
다음으로, 오리피스(140)가 내장된 제1,2슬리브(110,120)를 전,후단배관(101,103) 사이에 삽입하여 맞대기 용접을 수행한다.
용접이 완료되면, 맞대기 용접부(131,137)에 액체침투 탐상 비파괴검사를 실시한다.
이후, 계통을 가압하여 용접부에 누설이 없는지 확인함으로써 배관 삽입형 오리피스 장치(100)의 제작을 완료한다.
이와 같이 제작된 본 발명의 배관 삽입형 오리피스 장치(100)는, 종래의 후단배관 감육 영향구간에 용접부가 없고 배관두께를 4.5배 두껍게 함으로써 배관감육에 의한 누설시점을 4배 지연시킬 수 있고 배관감육 상태를 확인하는 수명평가(두께검사) 주기 또한 3~4배 늘릴 수 있게 된다.
또한, 오리피스가 배관속에 삽입되어 용접 밀봉됨으로 종래 플랜지 타입 오리피스의 문제점이었던 용접 열응력에 의한 플랜지 갭 불일치, 가스켓 오설치, 조임 부적절 등을 해소함으로 추가적인 정비가 요구되지 않는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 배관 삽입형 오리피스 장치(100)는 종래의 플랜지타입보다 무게가 가벼워 내진분석 및 추가 배관지지를 위한 지지장치가 필요없게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 배관 삽입형 오리피스 장치
101: 전단배관
103: 후단배관
110: 제1슬리브
120: 제2슬리브
140: 오리피스

Claims (8)

  1. 전단배관;
    전방부는 상기 전단배관과 동일한 두께로 형성되어 상기 전단배관의 후방부과 연결되고, 후방부는 상기 전방부보다 두께가 크도록 형성되는 제1슬리브;
    전방부는 상기 제1슬리브 후방부과 동일한 두께로 형성되어 상기 제1슬리브 후방부과 연결되고, 후방부는 상기 전방부보다 두께가 작도록 형성되는 제2슬리브;
    상기 제2슬리브의 후방부과 동일한 두께로 형성되어 상기 제2슬리브 후방부과 연결되는 후단배관; 및
    상기 제1슬리브 후방부과 상기 제2슬리브 전방부 사이에 배치되는 오리피스;를 포함하되,
    상기 제1슬리브 후방부과 상기 제2슬리브 전방부의 내주부에는 각각 안착홈이 형성되고, 상기 오리피스가 상기 안착홈에 삽입되고,
    상기 제2슬리브 전방부의 두께가 유지되는 길이는,
    상기 제1슬리브 후방부의 두께가 유지되는 길이보다 길게 형성되고,
    상기 제2슬리브 전방부의 두께가 유지되는 길이는,
    상기 전단배관 내경의 3.5배 이상으로 형성하고,
    상기 제1슬리브 후방부 및 상기 제2슬리브 전방부의 두께는,
    상기 전단배관 두께의 4.5배 이상으로 형성하는, 배관 삽입형 오리피스 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 오리피스는,
    외경이 상기 제1슬리브 후방부과 상기 제2슬리브 전방부의 외경보다 작게 형성되는, 배관 삽입형 오리피스 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1슬리브 및 제2슬리브는,
    상기 오리피스가 삽입된 후, 상기 제1슬리브와 제2슬리브가 접촉되는 외주부를 용접하여 결합되는, 배관 삽입형 오리피스 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 전단배관의 후방부과 상기 제1슬리브의 전방부, 및 상기 제2슬리브의 후방부과 상기 후단배관의 전방부는 맞대기 용접으로 결합되는, 배관 삽입형 오리피스 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 오리피스는,
    기밀을 유지하기 위해 상기 안착홈에 억지끼움되는, 배관 삽입형 오리피스 장치.
KR1020160178850A 2016-12-26 2016-12-26 배관 삽입형 오리피스 장치 KR101915863B1 (ko)

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