KR102003404B1 - 선박용 압력 용기의 센서 결선용 플랜지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초저온 상태인 고압의 유체가 수용된 선박용의 압력 용기 입구측에 결합되는 플랜지에 몸체부가 체결되어 머리부가 안착되고 상기 압력 용기 내, 외측의 전기적 신호 전달을 위하여 양단부에 센서 케이블로 각각 연결되는 전도체 플러그를 포함하는 것을 특징으로 하여 초저온의 고압 환경 하에서 선박용 압력 용기 내부의 전기적 신호를 외부로 전송할 수 있도록 하는 선박용 압력 용기의 센서 결선용 플랜지 장치에 관한 것이다.

Description

선박용 압력 용기의 센서 결선용 플랜지 장치{SENSOR CABLE CONNECTION DEIVCE OF PRESSURE TANK FOR VESSEL}

본 발명은 선박용 압력 용기의 센서 결선용 플랜지 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초저온의 고압 환경 하에서 선박용 압력 용기 내부의 전기적 신호를 외부로 전송할 수 있도록 하는 선박용 압력 용기의 센서 결선용 플랜지 장치에 관한 것이다.

일정한 압력을 지속적으로 받는 압력 용기 내의 변형률과 온도 등의 다양한 물리량을 측정하기 위하여는 압력 용기 내에 센서를 설치해야 한다.

일반적으로, 이와 같은 관점에서는 계측을 위하여 스트레인 게이지(Strain Gauge)와 R.T.D. 센서 등과 같은 전기 신호를 주고 받는 유선 방식 센서를 사용한다.

고압에 초저온 상태인 유체가 수용되는 압력 용기 내에 센서를 설치하고 신호를 받기 위해서는 기밀이 유지된 상태로 센서의 케이블을 용기 밖으로 결선해야 하며, 보통 압력 센서 및 온도 센서 등을 플랜지 체결을 통해 설치하는 것이다.

그러나, 이러한 경우 설치 위치가 매우 제한적이며, 압력 용기 내에서 원하는 위치의 물리량을 측정하기가 어려운 점이 있다.

그리고, 압력 용기 내에 전기적 신호를 전송하는 센서를 설치할 경우 센서 케이블의 결선을 위해 케이블 커넥터를 이용해야 하지만, 이러한 경우 통상 10bar 이상의 고압에서는 영구적인 기밀 확보가 어려울 뿐만 아니라 극저온 등의 환경에서는 사용 자체가 불가능한 한계가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 초저온의 고압 환경 하에서 선박용 압력 용기 내부의 전기적 신호를 외부로 전송할 수 있도록 하는 선박용 압력 용기의 센서 결선용 플랜지 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 초저온 상태인 고압의 유체가 수용된 선박용의 압력 용기 입구측에 결합되는 플랜지; 상기 플랜지에 복수로 안착되는 전도체 플러그; 및 상기 전도체 플러그의 양단부에 각각 결합되어 상기 압력 용기의 내부로부터 측정된 상기 고압의 유체의 물리량을 상기 압력 용기의 외부를 통하여 전기적 신호로 전달하는 센서 케이블;을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 압력 용기의 센서 결선용 플랜지 장치를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 플랜지는, 원판 형상의 플랜지 본체와, 상기 플랜지 본체의 중앙에 함몰 형성되어 상기 압력 용기의 내측과 대면하는 안착홈을 포함하며, 상기 전도체 플러그는 상기 안착홈에 안착되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 전도체 플러그는, 상기 플랜지의 상기 안착홈에 복수로 함몰 형성되고 내주면을 따라 나사산이 형성된 제1 체결홈에 나사 결합되는 몸체부와, 상기 안착홈에 안착되어 상기 압력 용기의 내측과 대면하는 머리부를 포함하며, 상기 센서 케이블은 상기 몸체부와 상기 머리부에 각각 연결되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 전도체 플러그는, 상기 플랜지에 나사 결합되어 삽입되는 몸체부와, 상기 플랜지의 면 상에 안착되어 상기 압력 용기의 내측과 대면하는 머리부를 포함하며, 상기 센서 케이블은 상기 몸체부와 상기 머리부에 각각 연결되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 플랜지는, 원판 형상의 플랜지 본체와, 상기 플랜지 본체의 중앙에 함몰 형성되어 상기 압력 용기의 내측과 대면하며, 상기 몸체부가 삽입되어 상기 머리부가 안착되는 안착홈을 포함하며, 상기 센서 케이블은 상기 몸체부와 상기 머리부에 각각 연결되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 센서 케이블은, 상기 전도체 플러그의 일단부와 연결되어 상기 압력 용기의 내측으로 연장된 제1 센서 케이블과, 상기 전도체 플러그의 타단부와 연결되어 상기 압력 용기의 외측으로 연장된 제2 센서 케이블을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 센서 케이블은, 상기 머리부와 연결되어 상기 압력 용기의 내측으로 연장된 제1 센서 케이블과, 상기 플랜지를 통해 상기 몸체부와 연결되어 상기 압력 용기의 외측으로 연장된 제2 센서 케이블을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 머리부는, 상기 머리부에 접촉되고 상기 제1 센서 케이블과 연결된 제1 연결편과, 상기 머리부에 함몰 형성되어 내주면에 나사산이 형성된 제2 체결홈에 나사 결합되고, 상기 제1 연결편을 고정시키는 제1 체결 볼트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 몸체부는, 상기 몸체부의 단부면에 접촉되고 상기 제2 센서 케이블과 연결된 제2 연결편과, 상기 단부면에 함몰 형성되어 내주면에 나사산이 형성된 제3 체결홈에 나사 결합되고, 상기 제2 연결편을 고정시키는 제2 체결 볼트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명은 초저온 상태인 고압의 유체가 수용된 선박용의 압력 용기 입구측에 결합되는 플랜지에 몸체부가 체결되어 머리부가 안착되고 상기 압력 용기 내, 외측의 전기적 신호 전달을 위하여 양단부에 센서 케이블로 각각 연결되는 전도체 플러그를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 압력 용기의 센서 결선용 플랜지 장치를 제공할 수도 있다.

바람직하게는, 상기 플랜지는 복합재료로 이루어지되, 더욱 상세하게는 베이클라이트(bakelite)인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복합재료는, 베이클라이트(bakelite), 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 모노 캐스트 나일론(Mono Cast Nylon), 아세탈(acetal), 테프론, 폴리우레탄 중 하나 또는 적어도 하나 이상의 조합의 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 압력 용기의 입구측에 플랜지로 초저온 환경에서 내구성을 지니는 복합재료로 이루어진 플랜지를 체결하여 기밀을 유지하면서 전도성 플러그로 센서 케이블을 상호 연결하여 압력 용기의 내, 외측으로 전기적 신호의 전송이 가능토록 함으로써 고압의 압력 탱크 내에서 반 영구적으로 기밀을 유지하면서 센서를 효과적으로 결선할 수 있게 된다.

이는, 플랜지를 구성하는 복합 재료 자체가 극저온에서도 물성이 뛰어나기 때문에 고압, 극저온의 환경을 갖는 압력 탱크에도 활용이 가능하게 된다.

이러한 플랜지를 이용하여 조립 및 가공이 쉽고, 가격이 비교적 저렴한 센서를 사용할 수 있기 때문에 가격 및 기술 경쟁력을 확보할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 압력 용기의 센서 결선용 플랜지 장치의 전체적인 구조를 나타낸 단면 개념도
도 2는 도 1의 A 부분 확대 개념도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 압력 용기의 센서 결선용 플랜지 장치의 주요부인 전도체 플러그 주변의 결합 관계를 나타낸 분해 사시도

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 압력 용기의 센서 결선용 플랜지 장치의 전체적인 구조를 나타낸 단면 개념도이며, 도 2는 도 1의 A 부분 확대 개념도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 압력 용기의 센서 결선용 플랜지 장치의 주요부인 전도체 플러그 주변의 결합 관계를 나타낸 분해 사시도이다.

본 발명은 도시된 바와 같이 초저온 상태인 고압의 유체가 수용된 선박용의 압력 용기(40') 입구(40)측에 결합되는 플랜지(10)에 몸체부(22)가 체결되어 머리부(21)가 안착되고 압력 용기(40') 내, 외측의 전기적 신호 전달을 위하여 양단부에 센서 케이블(30)로 각각 연결되는 전도체 플러그(20)를 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.

도 1에서 미설명 부호로 41은 플랜지(10)와 연결되는 압력 용기(40')의 연결용 플랜지이며, 70은 플랜지(10)와 연결용 플랜지(41)를 상호 체결하기 위한 고정구를 각각 나타낸다.

플랜지(10)는 초저온 상태인 고압의 유체가 수용된 선박용의 압력 용기(40') 입구(40)측에 결합되는 것이다.

전도체 플러그(20)는 플랜지(10)에 복수로 안착되는 것으로, 후술할 센서 케이블(30)의 결선 및 전기적 연결을 도모하기 위한 것이다.

센서 케이블(30)은 전도체 플러그(20)의 양단부에 각각 결합되어 압력 용기(40')의 내부로부터 측정된 고압의 유체의 물리량을 압력 용기(40')의 외부를 통하여 전기적 신호로 전달하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며, 다음과 같은 다양한 실시예의 적용 또한 가능하다.

플랜지(10)는 전술한 바와 같이 압력 용기(40')의 입구(40)측에 장착되는 것으로, 초저온에도 물성이 뛰어나며 내구성을 지니는 복합 재료로 이루어지는 것이 바람직하며, 플랜지 본체(11)에 안착홈(12)이 형성된 구조임을 알 수 있다.

여기서, 복합재료는 전기적 신호를 전달하지 않는 절연체의 역할, 즉 전기 신호가 교란되는 것을 방지하면서도, 구조적인 강도를 유지하는 역할을 수행하기 위한 것이다.

이때, 복합재료는 베이클라이트(bakelite)를 채택하여 제작한 것이다.

베이클라이트는 전기절연성과 기계적 강도 및 내열성이 우수하므로 플랜지(10)의 재료로 활용될 수 있다.

또한, 상기 복합재료는 전술한 베이클라이트 외에도, 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 모노 캐스트 나일론(Mono Cast Nylon), 아세탈(acetal), 테프론, 폴리우레탄 중 하나 또는 적어도 하나 이상의 조합의 이루어지는 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.

모노 캐스트 나일론은 주원료인 나일론 모노머를 대기압하에서 중합, 성형하여 나일론의 특성을 향상시킨 것으로, 사출 성형 및 압출 성형품에는 없는 뛰어난 특징을 지닌 나일론이다.

모노 캐스트 나일론은 종래의 나일론 수지에 비해 기계적 강도, 내구성 및 내약품성이 뛰어나고, 내마모성 또한 우수하므로, 차바퀴, 톱니바퀴, 기어, 롤러, 베어링, 절연재 등에 활용된다.

아세탈은 흔히 아세탈이라고 불려지는 수지로서 호모폴리머와 코폴리머가 있으며 두재료 모두 결정성이며 피로내구도와 내크리프성이 우수하며, 낮은 마찰계수와 깔끔한 외관을 가진 강성재료이다.

아세탈의 호모폴리머는 높은 인장강도, 굴곡강도, 내피로성과 경도를 가지고 있으며, 아세탈의 코폴리머는 열적으로 안정되어 가공이 용이하고 열수, 열화에 대한 내성이 양호하다.

그리고, 아세탈은 뛰어난 알카리성과 보다 높은 신장성을 가지고 있으며, 전기전열성과 내마모성, 내열성 등이 우수하므로, 엔지니어링 플라스틱으로서 회전 날개나 베어링 등으로 쓰인다.

플랜지 본체(11)는 원판 형상의 부재이며, 전술한 바와 같이 복합 재료로 이루어지며, 안착홈(12)은 플랜지 본체(11)의 중앙에 함몰 형성되어 압력 용기(40')의 내측과 대면하는 것이다.

따라서, 전도체 플러그(20)는 안착홈(12)에 안착된다.

전도체 플러그(20)는 전술한 바와 같이 센서 케이블(30)의 통전을 위한 것으로, 머리부(21)와 몸체부(22)를 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.

몸체부(22)는 플랜지(10)의 안착홈(12)에 복수로 함몰 형성되고 내주면을 따라 나사산이 형성된 제1 체결홈(12a)에 나사 결합되는 것이다.

머리부(21)는 안착홈(12)에 안착되어 압력 용기(40')의 내측과 대면하는 것으로, 센서 케이블(30)은 몸체부(22)와 머리부(21)에 각각 연결되는 것이다.

센서 케이블(30)은 전술한 바와 같이 압력 용기(40') 내측에 수용된 유체의 물리량을 센싱하여 외부로 전기적 신호의 형태로 전송하기 위한 것으로, 전도체 플러그(20)의 일단부와 연결되어 압력 용기(40')의 내측으로 연장된 제1 센서 케이블(31)과, 전도체 플러그(20)의 타단부와 연결되어 압력 용기(40')의 외측으로 연장된 제2 센서 케이블(32)을 포함한다.

제1 센서 케이블(31)은 구체적으로 살펴보면 머리부(21)와 연결되어 압력 용기(40')의 내측으로 연장된 것이며, 제2 센서 케이블(32)은 플랜지(10)의 연통홀(11h)을 통하여 몸체부(22)와 연결되어 압력 용기(40')의 외측으로 연장된 것이다.

더욱 상세하게 살펴보면, 머리부(21)는 머리부(21)에 접촉되고 제1 센서 케이블(31)과 연결된 제1 연결편(51)과, 머리부(21)에 함몰 형성되어 내주면에 나사산이 형성된 제2 체결홈(21b)에 나사 결합되고, 제1 연결편(51)을 고정시키는 제1 체결 볼트(61)를 더 포함한다.

또한, 몸체부(22)는 몸체부(22)의 단부면(22')에 접촉되고 제2 센서 케이블(32)과 연결된 제2 연결편(52)과, 단부면(22')에 함몰 형성되어 내주면에 나사산이 형성된 제3 체결홈(22c)에 나사 결합되고, 제2 연결편(52)을 고정시키는 제2 체결 볼트(62)를 더 포함하는 구조이다.

따라서, 최초에 작업자는 제1 센서 케이블(31)을 머리부(21)와 제1 체결 볼트(61)로써 연결하여 몸체부(22)를 안착홈(12)에 체결하고, 플랜지(10)를 압력 용기(40')의 입구(40)측에 고정한 후, 제2 센서 케이블(32)을 제2 체결 볼트(62)로써 플랜지(10)에 연결함으로써 전도체 플러그(20)를 통하여 제1, 2 센서 케이블(31, 32)로써 전기 신호가 간섭없이 전달되는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 초저온의 고압 환경 하에서 선박용 압력 용기 내부의 전기적 신호를 외부로 전송할 수 있도록 하는 선박용 압력 용기의 센서 결선용 플랜지 장치를 제공하기 위한 것임을 알 수 있다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.

따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

10: 플랜지
11: 플랜지 본체
12: 안착홈
12a: 제1 체결홈
20: 전도체 플러그
21: 머리부
21b: 제2 체결홈
22: 몸체부
22': 단부면
22c: 제3 체결홈
30: 센서 케이블
31: 제1 센서 케이블
32: 제2 센서 케이블
40: 입구
40': 압력 용기
41: 연결용 플랜지
51: 제1 연결편
52: 제2 연결편
61: 제1 체결 볼트
62: 제2 체결 볼트
70: 고정구

Claims (13)

1. 초저온 상태인 고압의 유체가 수용된 선박용의 압력 용기 입구측에 결합되는 플랜지;
   상기 플랜지에 복수로 안착되는 전도체 플러그; 및
   상기 전도체 플러그의 양단부에 각각 결합되어 상기 압력 용기의 내부로부터 측정된 상기 고압의 유체의 물리량을 상기 압력 용기의 외부를 통하여 전기적 신호로 전달하는 센서 케이블;을 포함하며,
   상기 플랜지는,
   원판 형상의 플랜지 본체와,
   상기 플랜지 본체의 중앙에 함몰 형성되어 상기 압력 용기의 내측과 대면하는 안착홈을 포함하며,
   상기 전도체 플러그는 상기 안착홈에 안착되며,
   상기 전도체 플러그는,
   상기 플랜지의 상기 안착홈에 복수로 함몰 형성되고 내주면을 따라 나사산이 형성된 제1 체결홈에 나사 결합되는 몸체부와,
   상기 안착홈에 안착되어 상기 압력 용기의 내측과 대면하는 머리부를 포함하며,
   상기 센서 케이블은 상기 몸체부와 상기 머리부에 각각 연결되며,
   상기 센서 케이블은,
   상기 전도체 플러그의 일단부와 연결되어 상기 압력 용기의 내측으로 연장된 제1 센서 케이블과,
   상기 전도체 플러그의 타단부와 연결되어 상기 압력 용기의 외측으로 연장된 제2 센서 케이블을 포함하며,
   상기 머리부는,
   상기 머리부에 접촉되고 상기 제1 센서 케이블과 연결된 제1 연결편과,
   상기 머리부에 함몰 형성되어 내주면에 나사산이 형성된 제2 체결홈에 나사 결합되고, 상기 제1 연결편을 고정시키는 제1 체결 볼트를 더 포함하며,
   상기 몸체부는,
   상기 몸체부의 단부면에 접촉되고 상기 제2 센서 케이블과 연결된 제2 연결편과,
   상기 단부면에 함몰 형성되어 내주면에 나사산이 형성된 제3 체결홈에 나사 결합되고, 상기 제2 연결편을 고정시키는 제2 체결 볼트를 더 포함하며,
   상기 제1 센서 케이블을 상기 머리부와 상기 제1 체결 볼트로써 연결하여 상기 몸체부를 상기 안착홈에 체결하고, 상기 플랜지를 상기 압력 용기의 입구측에 고정한 후, 상기 제2 센서 케이블을 상기 제2 체결 볼트로써 상기 플랜지에 연결함으로써 상기 전도체 플러그를 통하여 상기 제1, 2 센서 케이블로써 전기 신호가 간섭 없이 전달되도록 하며,
   상기 플랜지는 복합재료로 이루어지며,
   상기 복합재료는,
   베이클라이트(bakelite), 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 모노 캐스트 나일론(Mono Cast Nylon), 아세탈(acetal), 테프론, 폴리우레탄 중 하나 또는 적어도 하나 이상의 조합으로 이루어지는 선박용 압력 용기의 센서 결선용 플랜지 장치.
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