KR102217163B1

KR102217163B1 - 진동센서 피드스루

Info

Publication number: KR102217163B1
Application number: KR1020190108340A
Authority: KR
Inventors: 이영재; 김동수; 김기문; 이현준; 홍영선; 김동섭; 정윤빈; 이재원
Original assignee: 한국가스공사; 주식회사 한국가스기술공사
Priority date: 2019-09-02
Filing date: 2019-09-02
Publication date: 2021-02-18

Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 진동센서 피드스루는, 원통형으로 형성되며 길이방향으로 연장되는 제1 도체부 및 상기 제1 도체부와 일체형으로 형성되되 상기 제1 도체부의 직경보다 작게 형성되고 상기 제1 도체부의 양단에서 길이방향으로 연장되는 제2 도체부를 포함하는 도체부, 상기 도체부가 내부에 밀착하여 관통할 수 있도록 상기 도체부의 직경에 대응되는 제1 도체부홀이 형성되고, 상부 밀폐부와 하부 밀폐부로 구성되는 밀폐부 및 상부 밀폐부와 하부 밀폐부 사이에서 상기 밀폐부의 외곽에 배치되어 상기 밀폐부의 기밀성을 높이는 제1 오링부를 포함한다.
본 발명에 따른 진동센서 피드스루는, 반복되는 열충격에 의한 피드스루의 신축, 확장에도 기밀을 유지하므로 온도 및 압력에 충분히 견딜 수 있으며, LNG 및 가스의 누출을 확실히 차단하므로 화재 및 폭발의 위험을 줄일 수 있다.

Description

진동센서 피드스루{VIBRATION SENSOR FEEDTHROUGH}

본 발명은 LNG 펌프 내부 진동센서의 전기적 신호를 외부로 전달하기 위한 진동센서 피드스루 장치로서, 보다 구체적으로는 LNG와 대기 경계면에 기밀을 유지시키면서 도체를 통해 전기적 신호를 전달하고 동시에 전기적 절연이 확보되도록 하는 진동센서 피드스루 장치에 관한 것이다.

일반적으로 LNG 펌프는 전기를 에너지원으로 공급받아 모터 회전력에 의하여 압력과 유량을 형성하여 송출하게 되는데, LNG 특성인 초저온(-162℃)상태에서 모터가 잠겨서 운전하게 된다. 초저온 진동센서는 모터내부에 설치하여 케이블을 통하여 전기적 신호를 외부로 전송한다. 가스 및 LNG의 고압상태인 내면과 대기압의 대기 또는 질소상태인 외면의 경계 사이에서 진동센서 피드스루(Vibration Sensor Feedthrough)를 통하여 전기적 신호를 전송하게 된다. 펌프가 정지 중에 피드스루는 여름철 햇빛에 40℃ 정도 뜨거운 상태에서 있다가, 펌프가 운전되면 약 1분가량 LNG 액체가 피드스루에 닿게 된다. 이때 약 200℃에 가까운 온도차에 의한 열충격이 피드스루에 발생한다. 이러한 열충격은 펌프가 정지 후 기동할 때마다 발생하게 되는데, 계속되는 열충격으로 도체의 수축 팽창이나 도체를 절연한 절연체의 수축 팽창에 틈새가 생겨 기밀이 유지되지 못하고 외부로 가스가 누출(Leak)되는 현상이 있어 왔다. 종래의 피드스루는 도체인 구리와 절연체인 세라믹으로 구성 및 접합되어 기밀을 유지하여 왔으나 세라믹이 열충격에 미세한 크랙이 생기면서 누설되는 일이 발생한다.

KR

10-1558146

B1

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, LNG 펌프 진동센서 피드스루의 반복되는 열충격에 의한 신축, 확장에도 오링의 배치 및 가압부의 압축을 통해 LNG 펌프 내외측 간의 기밀을 유지하고 외부의 금속과 전기적 절연을 유지하도록 한다. 보다 자세히 설명하자면, 본 발명의 도체부의 크기를 다르게 형성하고 밀폐부를 가압함으로써 밀폐부, 오링 및 도체부 사이의 기밀성이 향상되어 피드스루에 가해지는 열충격에도 LNG 펌프의 내외측 간의 기밀이 유지되도록 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 진동센서 피드스루는, 원통형으로 형성되며 길이방향으로 연장되는 제1 도체부 및 상기 제1 도체부와 일체형으로 형성되되 상기 제1 도체부의 직경보다 작게 형성되고 상기 제1 도체부의 양단에서 길이방향으로 연장되는 제2 도체부를 포함하는 도체부, 상기 도체부가 내부에 밀착하여 관통할 수 있도록 상기 도체부의 직경에 대응되는 제1 도체부홀이 형성되고, 상부 밀폐부와 하부 밀폐부로 구성되는 밀폐부 및 상부 밀폐부와 하부 밀폐부 사이에서 상기 밀폐부의 외곽에 배치되어 상기 밀폐부의 기밀성을 높이는 제1 오링부를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 진동센서 피드스루는, 상기 밀폐부가 중심을 관통하도록 배치되되 상기 밀폐부의 길이방향 두께보다 작은 두께로 형성되는 베이스부 및 상기 상부 밀폐부와 접촉하도록 형성되는 상부 누름판 및 상기 하부 밀폐부와 접촉하도록 형성되는 하부 누름판을 포함하는 가압부를 더 포함하고, 상기 가압부가 상기 밀폐부를 가압하면서 상기 제1 오링부와 상기 밀폐부 사이의 밀착력이 높아진다.

본 발명의 일실시예에 따른 진동센서 피드스루는, 상기 제1 도체부와 상기 제2 도체부의 경계에서 상기 제2 도체부를 둘러싸도록 배치되는 제2 오링부를 더 포함하고, 상기 가압부가 상기 밀폐부를 가압하면서 상기 제2 오링부와 상기 밀폐부 사이의 밀착력이 높아진다.

본 발명의 일실시예에 따른 진동센서 피드스루에서, 상기 가압부는, 상기 상부 누름판과 상기 하부 누름판을 각각 관통하여 상기 베이스부에 조여짐으로써 상기 가압부가 상기 밀폐부를 가압하게 하는 조임 수단을 더 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 진동센서 피드스루에서, 상기 가압부는, 상기 도체부가 관통되는 제2 도체부홀이 형성된다.

본 발명의 일실시예에 따른 진동센서 피드스루에서, 상기 제1 오링부는, 상기 밀폐부의 외측방향으로 돌출되도록 형성되어 상기 상부 밀폐부, 상기 하부 밀폐부 및 상기 베이스부 사이의 기밀성을 높인다.

본 발명에 따른 진동센서 피드스루는, 반복되는 열충격에 의한 피드스루의 신축, 확장에도 기밀을 유지하므로 온도 및 압력에 충분히 견딜 수 있으며, LNG 및 가스의 누출을 확실히 차단하므로 화재 및 폭발의 위험을 줄일 수 있고, 장기간 사용시 오링의 기능이 상실되더라도 간편하게 오링만 교체하면 다시 피드스루 장치를 사용할 수 있어 보수 비용을 절감할 수 있다. 특히, 본 발명의 구조를 통해 직경이 약 6cm인 밀폐부에 다수의 도체부가 삽입되어도 LNG 펌프 내외측 간의 기밀을 유지하는 것이 가능하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 진동센서 피드스루의 사시도;
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 진동센서 피드스루의 정면 단면도;
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 진동센서 피드스루의 측면 단면도; 및
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 진동센서 피드스루의 분해도;이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2", "일면", "타면" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 피드스루(1)의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 피드스루(1)의 정면 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 피드스루(1)의 측면 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 피드스루(1)의 밀폐부(20)가 분리된 모습을 도시한 도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 진동센서 피드스루(1)는, 원통형으로 형성되며 길이방향으로 연장되는 제1 도체부(11) 및 상기 제1 도체부(11)와 일체형으로 형성되되 상기 제1 도체부(11)의 직경보다 작게 형성되고 상기 제1 도체부(11)의 양단에서 길이방향으로 연장되는 제2 도체부(12)를 포함하는 도체부(10), 상기 도체부(10)가 내부에 밀착하여 관통할 수 있도록 상기 도체부(10)의 직경에 대응되는 제1 도체부홀(21)이 형성되고, 상부 밀폐부(20a)와 하부 밀폐부(20b)로 구성되는 밀폐부(20) 및 상부 밀폐부(20a)와 하부 밀폐부(20b) 사이에서 상기 밀폐부(20)의 외곽에 배치되어 상기 밀폐부(20)의 기밀성을 높이는 제1 오링부(30)를 포함한다.

본 발명의 피드스루(1)는 도체부(10), 밀폐부(20), 제1 오링부(30)를 포함한다. 도 1을 보면, 피드스루(1)에서 도체부(10)가 상하로 연장되어 있는 것을 볼 수 있다. 도체부(10)가 길게 연장됨으로써, LNG 펌프 내외측 간의 전기적 신호 전달이 가능하다. 도체부(10)는 저항이 가장 낮은 구리(Cu)를 사용하여 제작될 수 있다. 도 3을 보면, 도체부(10)는 일체형으로 형성되되 직경이 변경되도록 제작된다. 도체부(10)는 직경이 큰 제1 도체부(11)와 직경이 작은 제2 도체부(12)를 포함한다. 제1 도체부(10)는 피드스루(1)의 중심에 배치되며, 제2 도체부(11)는 LNG 펌프 내외측으로 연장되어 신호를 전달한다. 도체부(10)의 직경이 다르게 형성되는 것은 도체부(10)와 밀폐부(20)의 밀착면적을 증가시켜 기밀성을 향상시키기 위함이다. 즉, 제2 도체부(12)가 제1 도체부(11)와의 경계면에서 제1 도체부(11)보다 작은 직경으로 연장됨에 따라, 도체부(10)와 밀폐부(20) 사이로 진입하는 가스 등의 기체는 제1 도체부(11)와 제2 도체부(12)의 경계면과 밀폐부(20) 사이를 통과할 때 피드스루(1)의 기밀성이 사라진다. 그러나 후술하는 가압부(50)에 의해 제1 도체부(11)와 제2 도체부(12)의 경계면과 밀폐부(20)가 서로 밀착하게 됨으로써 피드스루(1)의 기밀성이 향상된다.

본 발명의 밀폐부(20)는 피드스루(1)의 기밀성과 전기적 절연성을 높이기 위한 구성이다. 본 발명의 밀폐부(20)는 절연성능이 뛰어나고 저온 특성이 우수한 테프론 소재로 제작될 수 있다. 이에 따라 밀폐부(20)는 열충격에 견디도록 구성된다. 밀폐부(20)는 도체부(10)가 관통되도록 구성되며, 그에 따라 도체부(10)와 밀폐부(20) 사이의 빈공간이 생기지 않도록 도체부(10)의 직경에 대응되는 제1 도체부홀(21)이 형성된다. 밀폐부(20)는 상부 밀폐부(20a)와 하부 밀폐부(20b)로 구분되는데, 후술하는 가압부(50)에 의해 상부 밀폐부(20a)와 하부 밀폐부(20b)가 서로 밀착하게 되고, 제1 도체부(11)와 제2 도체부(12)의 경계면과 밀폐부(20)가 서로 밀착하게 됨으로써 피드스루(1)의 기밀성이 향상된다.

제1 오링부(30)는 원형으로 형성되고 탄성재료로 형성될 수 있으며, 밀폐부(20)의 홈에 배치되어 밀폐부(20)에 압력이 가해지면 제1 오링부(30)가 변형되면서 상부 밀폐부(20a)와 하부 밀폐부(20b) 사이의 간극을 막아 피드스루(1)의 기밀성을 향상시킨다. 상부 밀폐부(20a) 및 하부 밀폐부(20b)의 제1 오링부(30)와 접촉하는 부분은 일정부분 식각되어, 밀폐부(20) 전체 형상을 보았을 때 제1 오링부(30)가 배치되는 제1 오링부홈(22)이 형성될 수 있다. 따라서 도 4에서와 같이 밀폐부(20)의 상부 밀폐부(20a)와 하부 밀폐부(20b)가 결합되면서 제1 오링부(30)를 가압하게 된다.

본 발명의 일실시예에 따른 진동센서 피드스루(1)는, 상기 밀폐부(20)가 중심을 관통하도록 배치되되 상기 밀폐부(20)의 길이방향 두께보다 작은 두께로 형성되는 베이스부(40) 및 상기 상부 밀폐부(20a)와 접촉하도록 형성되는 상부 누름판(51) 및 상기 하부 밀폐부(20b)와 접촉하도록 형성되는 하부 누름판(52)을 포함하는 가압부(50)를 더 포함하고, 상기 가압부(50)가 상기 밀폐부(20)를 가압하면서 상기 제1 오링부(30)와 상기 밀폐부(20) 사이의 밀착력이 높아진다.

본 발명의 밀폐부(20)와 도체부(10) 간의 기밀성을 높이기 위해 밀폐부(20)를 가압하는 구성인 가압부(50)가 피드스루(1)에 포함된다. 도 3을 보면, 가압부(50)가 배치되기 위하여 피드스루(1)는 밀폐부(20)가 중심을 관통하여 배치되는 베이스부(40)가 더 포함된다. 도 3을 보면, 베이스부(40)는 밀폐부(20)의 길이방향 두께보다 작은 두께로 형성된다. 따라서 베이스부(40)와 밀폐부(20)를 사이에 두고 배치되는 가압부(50)가 밀폐부(20)에 가압력을 제공할 수 있게 된다. 가압부(50)는 상부 누름판(51)과 하부 누름판(52)을 포함하고 원판형태로 형성되며, 상부 누름판(51)은 상부 밀폐부(20a)와 접촉되고, 하부 누름판(52)은 하부 밀폐부(20b)와 접촉되어 가압부(50)가 밀폐부(20)를 누르게 된다. 이때, 제1 오링부(30)가 더 압축되면서 밀폐부(20)에서의 간극이 사라지게 됨으로써 피드스루(1)의 기밀성이 높아지게 된다.

베이스부(40)의 주변부에는 일정간격으로 홀들이 형성될 수 있는데, 이러한 홀들은 피드스루(1)가 펌프나 다른 구성에 고정될 수 있도록 형성된다.

본 발명의 일실시예에 따른 진동센서 피드스루(1)는, 상기 제1 도체부(11)와 상기 제2 도체부(12)의 경계에서 상기 제2 도체부(12)를 둘러싸도록 배치되는 제2 오링부(60)를 더 포함하고, 상기 가압부(50)가 상기 밀폐부(20)를 가압하면서 상기 제2 오링부(60)와 상기 밀폐부(20) 사이의 밀착력이 높아진다.

도 3과 도 4를 보면, 제2 오링부(60)는 제1 도체부(11)와 제2 도체부(12)의 경계에서 제2 도체부(12)를 둘러싸도록 배치되는 것을 볼 수 있다. 제2 오링부(60) 또한 제1 오링부(30)와 마찬가지로 탄성소재로 이루어질 수 있으며 원형의 형태로이루어지고 가압부(50)의 압력에 의해 밀폐부(20)가 제1 도체부(11)와 제2 도체부(12)의 경계면을 누를 때 제2 오링부(60)가 변형됨으로써 도체부(10)와 밀폐부(20) 간의 간극을 매워 피드스루(1)의 기밀성을 향상시킨다.

본 발명의 도체부(10)와 제2 오링부(60)의 구성으로 인해 밀폐부(20)와 도체부(10) 간의 기밀성이 향상되는데, 이때 제1 도체부(11)의 직경과 제2 도체부(12)의 직경은 10:7로 형성될 때 도체부(10), 제2 오링부(60) 및 밀폐부(20) 간의 기밀성이 향상된다.

본 발명의 일실시예에 따른 진동센서 피드스루(1)에서, 상기 가압부(50)는, 상기 상부 누름판(51)과 상기 하부 누름판(52)을 각각 관통하여 상기 베이스부(40)에 조여짐으로써 상기 가압부(50)가 상기 밀폐부(20)를 가압하게 하는 조임 수단(53)을 더 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 진동센서 피드스루(1)에서, 상기 가압부(50)는, 상기 도체부(10)가 관통되는 제2 도체부홀(54)이 형성된다.

도 2와 도 3을 보면, 가압부(50)는 밀폐부(20)를 가압하기 위한 조임 수단(53)을 더 포함한다. 조임 수단(53)은 나사 형태로 이루어질 수 있다. 조임 수단(53)은 누름판(51, 52)를 관통하여 베이스부(40)에 조여진다. 베이스부(40)에는 조임 수단(53)과 대응되도록 형성되는 너트부 형상의 홈이 형성될 수 있어, 조임 수단(53)이 너트부 형상의 홈에 조여짐에 따라 가압부(50)가 베이스부(40) 및 밀폐부(20)에 밀착되어 밀폐부(20)를 가압하게 된다.

도체부(10)는 LNG 펌프 내외측으로 연장되기 위하여 가압부(50)를 통과하여야 한다. 따라서 가압부(50)에는 도체부(10)가 관통할 수 있는 제2 도체부홀(54)이 더 형성될 수 있다.

제2 도체부홀(54)은 가압부(50)의 중심에 원형으로 뚫린 공간으로 형성될 수 있다. 밀폐부(20)에는 도 3에 도시된 것처럼 상부 밀폐부(20a)와 하부 밀폐부(20b)가 접촉하는 반대면에 턱이 형성될 수 있는데, 이때 제2 도체부홀(54)은 밀폐부(20)의 턱을 기준으로 형성될 수 있다. 따라서 밀폐부(20)의 턱 안쪽은 제2 도체부홀(54) 안으로 끼워지는 형태가 되고, 가압부(50)가 턱 바깥의 밀폐부(20)를 가압하는 형태가 된다. 이러한 형태는 가압부(50)가 밀폐부(20) 꽉 끼워놓고 위아래로 가압할 수 있기 때문에, 효과적으로 밀폐부(20)의 밀폐 효과를 증가시킬 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 진동센서 피드스루(1)에서, 상기 제1 오링부(30)는, 상기 밀폐부(20)의 외측방향으로 돌출되도록 형성되어 상기 상부 밀폐부(20a), 상기 하부 밀폐부(20b) 및 상기 베이스부(40) 사이의 기밀성을 높인다.

도 3을 보면, 제1 오링부(30) 압축됨에 따라 제1 오링부(30)가 베이스부(40) 방향으로 돌출되어 있는 형태를 띄는 것을 볼 수 있다. 이와 같이 가압부(50) 압력에 의해 제1 오링부(30)가 밀폐부20)의 외측방향으로 돌출되면서 밀폐부(20)와 베이스(40) 사이의 기밀성까지 높이는 기능을 할 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1 : 피드스루 10 : 도체부
11 : 제1 도체부 12 : 제2 도체부
20 : 밀폐부 20a : 상부 밀폐부
20b : 하부 밀폐부 21 : 제1 도체부홀
30 : 제1 오링부 40 : 베이스부
50 : 가압부 51 : 상부 누름판
52 : 하부 누름판 53 : 조임 수단
54 : 제2 도체부홀 60 : 제2 오링부

Claims

원통형으로 형성되며 길이방향으로 연장되는 제1 도체부 및 상기 제1 도체부와 일체형으로 형성되되 상기 제1 도체부의 직경보다 작게 형성되고 상기 제1 도체부의 양단에서 길이방향으로 연장되는 제2 도체부를 포함하는 도체부;
상기 도체부가 내부에 밀착하여 관통할 수 있도록 상기 도체부의 직경에 대응되는 제1 도체부홀이 형성되고, 상부 밀폐부와 하부 밀폐부로 구성되는 밀폐부; 및
상부 밀폐부와 하부 밀폐부 사이에서 상기 밀폐부의 외곽에 배치되어 상기 밀폐부의 기밀성을 높이는 제1 오링부;를 포함하는 진동센서 피드스루.
청구항 1에 있어서,
상기 밀폐부가 중심을 관통하도록 배치되되 상기 밀폐부의 길이방향 두께보다 작은 두께로 형성되는 베이스부; 및
상기 상부 밀폐부와 접촉하도록 형성되는 상부 누름판 및 상기 하부 밀폐부와 접촉하도록 형성되는 하부 누름판을 포함하는 가압부;를 더 포함하고,
상기 가압부가 상기 밀폐부를 가압하면서 상기 제1 오링부와 상기 밀폐부 사이의 밀착력이 높아지는 진동센서 피드스루.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 도체부와 상기 제2 도체부의 경계에서 상기 제2 도체부를 둘러싸도록 배치되는 제2 오링부를 더 포함하고,
상기 가압부가 상기 밀폐부를 가압하면서 상기 제2 오링부와 상기 밀폐부 사이의 밀착력이 높아지는 진동센서 피드스루.
청구항 2에 있어서,
상기 가압부는,
상기 상부 누름판과 상기 하부 누름판을 각각 관통하여 상기 베이스부에 조여짐으로써 상기 가압부가 상기 밀폐부를 가압하게 하는 조임 수단을 더 포함하는, 진동센서 피드스루.
청구항 2에 있어서
상기 가압부는,
상기 도체부가 관통되는 제2 도체부홀이 형성되는, 진동센서 피드스루.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 오링부는,
상기 밀폐부의 외측방향으로 돌출되도록 형성되어 상기 상부 밀폐부, 상기 하부 밀폐부 및 상기 베이스부 사이의 기밀성을 높이는, 진동센서 피드스루.