KR102111473B1 - 진공 단열 배관 - Google Patents

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KR102111473B1
KR102111473B1 KR1020190097532A KR20190097532A KR102111473B1 KR 102111473 B1 KR102111473 B1 KR 102111473B1 KR 1020190097532 A KR1020190097532 A KR 1020190097532A KR 20190097532 A KR20190097532 A KR 20190097532A KR 102111473 B1 KR102111473 B1 KR 102111473B1
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하원호
이주호
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(주)앤써
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Abstract

본 발명은 내부에 유체가 유동하는 내관, 내관을 둘러싸며 내관과의 사이에 단열 공간을 형성하고, 양측 단부에 관통공이 형성된 벨로우즈가 구비되는 외관 및 상호 연결되는 내관 간의 연결부와 연결부의 양측에 대향하게 배치되는 외관의 단부를 둘러싸며, 내측에 관통공과 연통하는 단열 공간을 형성하는 연결 슬리브를 포함하는 진공 단열 배관을 제공한다.

Description

진공 단열 배관{A VACUUM INSULATED PIPE}
본 발명은 진공 단열 배관에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배관 내 단열 공간이 진공 상태로 유지되는지 지속적으로 모니터링할 수 있는 진공 단열 배관에 관한 것이다.
일반적으로, 초저온 액화가스 등과 같은 초저온 유체는 온도가 낮고 잠열이 작기 때문에 소량의 열침입에 의해서도 쉽게 기화될 수 있다. 이에 저장탱크에서 멀리 떨어진 장비까지 초저온 유체를 이송하기 위해서는 단열성능이 우수한 진공 단열 배관이 이용된다.
진공 단열 배관은 외부로부터의 열침입을 차단하여 초저온 상태의 액화가스가 기화되지 않고 액체상태로 원활히 이송될 수 있도록 되어 있으며, 육상, 해양플랜트 또는 선박 등에 사용되는 액화천연가스(Liquified natural gas: LNG) 등의 초저온 액화가스를 저장 및 운송하는 초저온 저장탱크(Liquid storage tank)의 연료 시스템(Fuel system) 등에 설치되어 운용될 수 있다.
통상의 진공 단열 배관은 액화가스가 흐르는 내관과, 외부로부터의 열침입을 방지하는 외관이 이중관 구조로 구성되고, 내관과 외관 사이에는 진공의 단열 공간이 형성될 수 있다.
그런데, 이와 같은 진공 단열 배관은 통상 현장에서 조립 설치하게 되는데, 배관의 연결 불량 등으로 인해 배관 내 결함이 발생하는 경우, 배관 내 단열 공간의 진공 상태가 유지되지 못하게 되어 단열성능이 떨어지며, 외부의 열침입에 의해 내부의 초저온 유체가 기화되어 폭발 등의 안전사고가 발생할 수 있는 문제가 있다.
본 발명에서는 진공 단열 배관, 구체적으로는 배관 내 단열 공간이 진공 상태로 유지되는지 지속적으로 모니터링할 수 있고, 진공 상태가 유지되지 못하는 경우, 진공 펌프를 통해 단열 공간 내 기체를 흡입함으로써 항시 진공 상태를 유지할 수 있는 진공 단열 배관을 제공하고자 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 내부에 유체가 유동하는 내관, 내관을 둘러싸며 내관과의 사이에 단열 공간을 형성하고, 양측 단부에 관통공이 형성된 벨로우즈가 구비되는 외관 및 상호 연결되는 내관 간의 연결부와 연결부의 양측에 대향하게 배치되는 외관의 단부를 둘러싸며, 내측에 관통공과 연통하는 단열 공간을 형성하는 연결 슬리브를 포함하는 진공 단열 배관을 제공한다.
또한, 외관 내측의 단열 공간 또는 연결 슬리브 내측의 단열 공간에 구비되어, 단열 공간의 진공 상태를 검출하는 진공 센서를 더 포함하고, 진공 센서의 검출 결과에 따라, 외관의 일측에 구비되는 진공포트를 통하여 연결되는 진공 펌프를 이용하여, 배관 내 단열 공간을 진공 상태로 유지시키는 진공 단열 배관을 제공한다.
또한, 진공 센서는 진공 펌프의 동작에도 배관 내 단열 공간의 진공 상태가 유지되지 못하는 것으로 판단되는 경우, 경고 신호를 전송하는 진공 단열 배관을 제공한다.
또한, 진공 센서는 배관 내 단열 공간의 진공 상태를 모니터링하는 외부의 관리실과 센서 케이블을 통해 연결되어, 검출 결과를 센서 케이블을 통해 관리실로 전송하고, 진공 센서의 경고 신호에 따라 경보를 발생시키는 알람부를 더 포함하는 진공 단열 배관을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 진공 단열 배관은, 진공 센서를 통해 배관 내 단열 공간이 진공 상태로 유지되는지 검출할 수 있어, 배관 내 단열 공간의 진공 상태를 지속적으로 모니터링할 수 있다.
또한, 배관 내 단열 공간에서 기체가 검출되는 등의 진공 상태가 유지되지 못하는 경우, 진공센서와 연동하는 진공 펌프를 통해 단열 공간 내 기체를 흡입함으로써 항시 진공 상태를 유지할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 단열 배관의 내부 구성을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 간의 연결 부분의 구성을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 펌프를 통해 배관 내 단열 공간의 기체를 흡입하는 과정을 도시한 것이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략할 수 있고, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, “또는”, “적어도 하나” 등의 표현은 함께 나열된 단어들 중 하나를 나타내거나, 또는 둘 이상의 조합을 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 단열 배관(100)의 내부 구성을 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 간의 연결 부분의 구성을 도시한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 진공 단열 배관(100)은 액화천연가스(Liquified natural gas: LNG) 등의 초저온 액화가스를 이송시키기 위한 배관으로서, 초저온 상태의 액화가스가 기화하지 않고 액체 상태로 원활히 이송될 수 있도록 단열성능을 증대시킬 수 있는 배관 구조로 형성될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 단열 배관(100)은, 내관(110), 외관(120) 및 연결 슬리브(130)를 포함할 수 있다.
내관(110)은 내측의 관로를 통해 초저온 액화가스를 이송시킬 수 있다.
이때, 내관(110)은 용접 등에 의해 다른 내관(110)과 상호 긴밀하게 접합되어 연결될 수 있고, 이렇게 연결된 내관(110)은 초저온 액화가스가 저장된 탱크나, 초저온 액화가스의 사용처 등과 연결될 수 있다.
외관(120)은 내관(110)보다 직경이 크게 형성되고 내관(110)과 동심원을 이루도록 내관(110)을 둘러싸게 배치될 수 있다.
이때, 외관(120)의 내측면과 내관(110)의 외측면 사이에 간격이 형성되어, 외관(120)과 내관(110) 사이에는 진공의 단열 공간(10a)이 형성될 수 있다.
또한, 외관(120)의 양측 단부에는 각각 소정 길이로 벨로우즈(bellows, 121)가 형성될 수 있고, 외관(120)의 단부에 형성된 벨로우즈(121)는 그 끝단이 내관(110)의 단부 쪽 외측면에 용접되어 결합될 수 있다.
더불어, 벨로우즈(121)에는 관통공(122)이 형성될 수 있는데, 이에 대한 구체적인 설명은 후술한다.
여기서, 외관(120)의 양측 단부에 각각 형성되는 벨로우즈(121)는 표면에 주름이 형성되어 신축 가능하게 구비될 수 있고, 자체적으로 주름이 펴지거나 접혀지면서 신축되어 내관(110)의 변형에 대응할 수 있다.
즉, 상온의 내관(110)에 초저온의 액화천연가스가 흐르게 되면 상온과 액화천연가스의 온도 차이에 의해 내관(110)이 수축되거나 팽창되는 열응력이 발생될 수 있고, 이에 의해 내관(110)의 길이가 변형되는 경우, 내관(110)의 변형된 길이에 대응하여 내관(110)에 접합된 외관(120)의 벨로우즈(121)가 신축됨으로써 외관(120)의 파손을 방지할 수 있다.
연결 슬리브(130)는 상호 연결되는 내관(110) 간의 연결부와, 연결부의 양측에 대향하게 배치되는 외관(120)의 단부를 동시에 둘러싸도록 구비될 수 있고, 내측에 벨로우즈(121)의 관통공(122)과 연통하는 진공의 단열 공간(10b)이 형성될 수 있다.
구체적으로, 연결 슬리브(130)는 관체 형태로 형성되고 상호 연결되는 내관(110) 간의 연결부 쪽에 구비되어, 내관(110) 간의 연결부와 각 내관(110)에 구비된 외관(120)의 단부를 둘러싸도록 구비될 수 있다.
이때, 연결 슬리브(130)는 내관(110) 간의 연결부와 인접한 외관(120)의 벨로우즈(121)를 포함하는 외관(120)의 단부를 둘러싸도록 구비될 수 있다.
더불어, 연결 슬리브(130)의 일단 및 타단은 각각 대응하는 외관(120)의 외주면에 접합됨으로써 내측의 단열 공간(10b)이 밀폐될 수 있다.
이러한 구성에 의해, 내관(110)과 외관(120)으로 이루어지는 배관이 연결 슬리브(130)를 통해 다른 배관과 연결될 수 있고, 이때 내관(110)과 외관(120) 사이에 형성된 단열 공간(10a)이 벨로우즈(121)의 관통공(122)을 통해 연결 슬리브(130) 내측의 단열 공간(10b)과 연통될 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 진공 단열 배관(100)은, 배관이 내관(110) 및 외관(120)을 포함하는 이중관 구조로 이루어지기 때문에 배관 공장에서 미리 이중관 구조의 진공 단열 배관 스풀(spool)을 가공한 후, 현장에서 가공된 진공 단열 배관 스풀을 연결하여 설치할 수 있다.
이와 같은 본 실시예의 진공 단열 배관(100)은, 내관(110)과 외관(120)의 사이에 진공의 단열 공간(10a)이 형성되고, 내관(110)과 외관(120)이 결합된 배관 간의 연결부를 감싸는 연결 슬리브(130)의 내측에도 진공의 단열 공간(10b)이 형성되어, 복수로 연결된 배관에, 내관(110)의 외측 및 내관(110) 간의 연결부를 감싸는 진공의 단열 공간(10a,10b)이 배관의 길이 방향을 따라 연속적으로 형성됨으로써, 배관의 단열성능을 증대시킬 수 있다.
특히, 내관(110)과 외관(120)의 사이에 단열 공간(10a)과 연결 슬리브(130) 내측의 단열 공간(10b)이 관통공(122)을 통해 연통하도록 형성됨으로써, 배관의 설치 또는 유지보수 과정에서 펌프 등을 통해 단열 공간(10a,10b)의 기체를 빼내어 진공을 형성하는 과정이 용이하게 이루어질 수 있다.
또한, 내관(110)에 접합된 외관(120)에 벨로우즈(121)가 구비되어, 내관(110)이 수축되거나 팽창되는 열응력으로 인한 내관(110)의 길이 변형시, 내관(110)의 길이에 대응하여 벨로우즈(121)를 통해 외관(120)의 길이가 변형됨으로써, 외관(120)에 크랙 등의 파손이 발생하는 것을 방지하고 공고한 결합을 유지할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 진공 단열 배관(100)은 배관 내 단열공간(10a,10b)의 진공 상태를 검출하는 진공 센서(140)를 더 포함할 수 있다.
진공 센서(140)는 내관(110)과 외관(120) 사이의 단열 공간(10a)이나, 연결 슬리브(130) 내측의 단열 공간(10b)에 구비되어 진공 상태를 검출할 수 있다.
이때, 진공 센서(140)는 압력 측정 방식이나 기체 검출 방식을 통해 진공 여부를 검출할 수 있는데, 일 예로써, 진공 센서(140)가 압력 측정 방식으로 이루어지는 경우, 내관(110)과 외관(120) 사이의 단열 공간(10a) 및 연결 슬리브 내측의 단열 공간(10b) 등의 배관 내 단열 공간(10a,10b)의 압력을 측정하여, 배관 내 단열 공간(10a,10b)의 진공 여부를 검출할 수 있다.
이때에는, 진공 센서(140)에 의해 배관 내 단열 공간(10a,10b)의 압력이 대기압보다 낮은 압력 상태로 검출되는 경우 진공 상태가 유지되고 있음을 확인할 수 있다.
또한, 다른 예로써 진공 센서가 기체 검출 방식으로 이루어지는 경우에는, 배관 내 단열 공간(10a,10b)에서 기체가 검출되지 않는 경우 진공 상태가 유지되고 있음을 확인할 수 있다.
이와 같이, 진공 센서(140)는 내관(110)과 외관(120) 사이의 단열 공간(10a) 및 연결 슬리브(130) 내측의 단열 공간(10b) 등의 배관 내 단열 공간(10a,10b)이 진공 상태로 유지되는지 검출할 수 있고, 센서 케이블(미도시)을 통해 검출 신호를 외부의 관리실(미도시) 등으로 전송함으로써, 외부에서 배관 내 단열 공간(10a,10b)의 진공 상태를 지속적으로 모니터링할 수 있다.
또한, 진공 센서(140)는 배관 내 단열 공간(10a,10b)의 진공 상태를 검출하여, 검출 결과에 따라, 외관(120)의 일측에 구비되는 진공포트를 통하여 연결되는 진공 펌프(150)를 이용하여 배관 내 단열 공간(10a,10b)을 진공 상태로 유지시킬 수 있다.
즉, 진공 센서(140)는 진공 펌프(150)와 연동하도록 구성되어, 배관 내 단열 공간(10a,10b)에서 기체가 검출되는 등의 진공 상태가 유지되지 못하는 경우, 단열 공간(10a,10b) 내 기체를 흡입하도록 진공 펌프(150)가 동작될 수 있다.
즉, 배관의 설치 또는 유지보수 과정에서, 진공 펌프(150)를 이용하여 내관(110)과 외관(120) 사이의 단열 공간(10a) 및 연결 슬리브(130) 내측의 단열 공간(10b)에 유입된 기체를 흡입하여 진공 상태로 만들 수 있다.
또한, 진공 센서(140)에 의해 배관 내 단열 공간(10a,10b)에서 기체가 검출되는 경우, 진공 펌프(150)는 단열 공간(10a,10b) 내 기체를 흡입하도록 동작하여 배관 내 단열 공간(10a,10b)을 진공 상태로 유지시킬 수 있다.
이때, 내관(110)과 외관(120) 사이의 단열 공간(10a) 및 연결 슬리브(130) 내측의 단열 공간(10b) 등의 배관 내 단열 공간(10a,10b)은 관통공(122)에 의해 서로 연통되어 있어, 적어도 하나의 진공 펌프(150)를 통해 배관 내 단열 공간(10a,10b)을 진공 상태로 유지시킬 수 있다.
또한, 진공 센서(140)는 진공 펌프(150)의 동작에도 배관 내 단열 공간(10a,10b)의 진공 상태가 유지되지 못하는 것으로 판단되는 경우, 센서 케이블(미도시)을 통해 외부의 관리실 등으로 경고 신호를 전송할 수 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 펌프(150)를 통해 배관 내 단열 공간(10a,10b)의 기체를 흡입하는 과정을 도시한 것으로서, 내관(110)과 외관(120) 사이의 단열 공간(10a) 및 연결 슬리브(130) 내측의 단열 공간(10b)이 상호 관통공(122)을 통해 연통되어 있기 때문에, 진공 펌프(150)가 동작하면, 기체 흡입 과정을 통해, 내관(110)과 외관(120) 사이의 단열 공간(10a) 및 연결 슬리브(130) 내측의 단열 공간(10b) 등의 배관 내 단열 공간(10a,10b)이 진공 상태로 유지될 수 있다.
한편, 본 실시예에서 배관, 진공 펌프 및 센서 케이블(미도시)은 일체형으로 구성될 수 있고, 이를 통해 관리 및 유지보수를 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 배관 쪽에 진공 센서(140)와 연결되는 알람부(미도시)를 구비하거나, 센서 케이블(미도시)과 연결되는 외부의 관리실(미도시)에 알람부(미도시)를 구비하여, 배관 내 단열 공간(10a,10b)의 진공 상태가 유지되지 못하는 경우 알람부(미도시)를 통해 경보를 발생시킬 수 있다.
예를 들어, 진공 센서(140)에 의해 배관 내 단열 공간(10a,10b)에서 기체가 검출되는 경우, 진공 센서(140)와 연동하는 진공 펌프(150)가 동작하여 단열 공간(10a,10b) 내 기체를 흡입하게 되는데, 그럼에도 불구하고 배관 내 단열 공간(10a,10b)의 진공 상태가 유지되지 못하는 경우 알람부(미도시)를 통해 관리실(미도시)에 경보를 발생시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 진공 단열 배관(100)은, 진공 센서(140)를 통해 배관 내 단열 공간(10a,10b)이 진공 상태로 유지되는지 검출할 수 있어, 배관 내 단열 공간(10a,10b)의 진공 상태를 지속적으로 모니터링할 수 있다.
또한, 배관 내 단열 공간(10a,10b)에서 기체가 검출되는 등의 진공 상태가 유지되지 못하는 경우, 진공 센서(140)와 연동하는 진공 펌프(150)를 통해 단열 공간(10a,10b) 내 기체를 흡입함으로써 항시 진공 상태를 유지할 수 있다.
본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다
따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 진공 단열 배관 110 : 내관
120 : 외관 130 : 연결 슬리브
140 : 진공 센서 150 : 진공 펌프

Claims (4)

  1. 내부에 유체가 유동하는 내관;
    상기 내관을 둘러싸며 상기 내관과의 사이에 단열 공간을 형성하고, 양측 단부에 관통공이 형성된 벨로우즈가 구비되는 외관; 및
    상호 연결되는 상기 내관 간의 연결부와 상기 연결부의 양측에 대향하게 배치되는 상기 외관의 단부를 둘러싸며, 내측에 상기 관통공과 연통하는 단열 공간을 형성하는 연결 슬리브를 포함하고,
    상기 벨로우즈의 끝단 내주면은 상기 내관의 외주면에 접합되는 진공 단열 배관.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 외관 내측의 단열 공간 또는 상기 연결 슬리브 내측의 단열 공간에 구비되어, 상기 단열 공간의 진공 상태를 검출하는 진공 센서를 더 포함하고,
    상기 진공 센서의 검출 결과에 따라, 상기 외관의 일측에 구비되는 진공포트를 통하여 연결되는 진공 펌프를 이용하여, 상기 배관 내 단열 공간을 진공 상태로 유지시키는 진공 단열 배관.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 진공 센서는 상기 진공 펌프의 동작에도 상기 배관 내 단열 공간의 진공 상태가 유지되지 못하는 것으로 판단되는 경우, 경고 신호를 전송하는 진공 단열 배관.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 진공 센서는 상기 배관 내 단열 공간의 진공 상태를 모니터링하는 외부의 관리실과 센서 케이블을 통해 연결되어, 상기 검출 결과를 상기 센서 케이블을 통해 상기 관리실로 전송하고,
    상기 진공 센서의 경고 신호에 따라 경보를 발생시키는 알람부를 더 포함하는 진공 단열 배관.
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