KR102280958B1 - 가요성 파이프 라인 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압력 하의 유동 매체를 운반하기 위한 가요성 파이프 라인에 관한 것으로, 종방향에 대해 횡방향으로 주름진 금속으로 구성되고 서로 거리를 두고 환형 갭을 가지도록 동심으로 배열되는 내부 파이프 및 외부 파이프를 포함하고, 상기 파이프들 사이의 환형 갭에는 진공 단열이 제공된다. 상기 내부 파이프의 외부에는 견고한 외장이 제공되고, 상기 외장은 상기 내부 파이프의 두 단부에서 상기 내부 파이프와 단단하게 연결되며, 상기 외장은 견고한 스트랜드들로 구성되고, 상기 스트랜드들은 서로 반대 방향으로 겹쳐진 적어도 두 개의 층이 나선형으로 상기 내부 파이프에 감겨 있는 것을 특징으로 한다.

Description

가요성 파이프 라인{FLEXIBLE PIPE LINE}

본 발명은 압력 하의 유동 매체를 운반하기 위한 가요성 파이프 라인에 관한 것으로, 상기 가요성 파이프 라인은 종방향에 대해 횡방향으로 주름진 금속으로 구성되고 서로 거리를 두고 환형 갭을 가지도록 동심으로 배열되는 두 개의 파이프, 즉 내부 파이프 및 외부 파이프를 포함하며, 상기 파이프들 사이의 환형 갭에는 진공 단열이 제공된다(EP 2 253 878 B1).

이와 같은 파이프는 예를 들어 냉각제를 갖는 초전도성 마그네틱 시스템 또는 크라이오 펌프(cryo pump)를 공급하기 위해 필요한 것이다. 이러한 파이프 라인은 가요성일 수 있고, 경우에 따라 길이가 길 수도 있다. 파이프 라인을 연결하기 위해 내부 파이프에서 증가한 압력을 갖는 냉각제가 운반될 수 있다. 이것은 또 다른 매체, 예를 들어 물에도 해당한다. 매체의 증가한 압력, 예를 들어 25 바의 압력은 자주 내부 파이프의 소성 변형(plastic deformation)을 유발할 수 있으며, 이로 인해 파이프가 중심 위치로부터 벗어날 수 있다. 진공 단열의 작용은 그러한 소성 변형으로 인해 계속해서 저하될 수 있다.

US 6,607,010 B1은 플라스틱 또는 금속으로 구성된 진공 밀봉, 링 형태의 주름진 파이프를 공지하고 있으며, 이 파이프는 안정성을 유지하기 위해 파이프의 두 단부에 고정되어 있는 망상 구조물(meshwork)로 안감 처리되어 있다. 상기 파이프를 보호하고 압력 파이프로 사용하기 위해 파이프 둘레 외부에 파이프의 전체 길이를 따라 뻗어 있는 망상 구조물이 부착될 수도 있다. 이러한 망상 구조물도 상기 파이프의 두 단부에 고정되어 있다.

전술한 EP 2 253 878 B1에 따르면, 저온 냉각된 매체를 운반하기 위해 사용되는 파이프 라인은 전술한 결함을 갖지 않는다. 공지된 이러한 파이프 라인의 내부 파이프에는 제 2 파이프 시스템이 배열되며, 이 파이프 시스템은 종방향에 대해 횡방향으로 주름진 안쪽 금속 파이프 및 파이프 시스템에 대해 동축으로 간격을 두고 배열되어 있고 마찬가지로 종방향에 대해 횡방향으로 주름진 바깥쪽 파이프로 구성된다. 진공 단열과 파이프 라인의 외부 파이프는 제 2 파이프 시스템의 바깥쪽 파이프 위에 배치된다. 상기 제 2 파이프 시스템의 안쪽 파이프는 파이프 라인의 내부 파이프에 공간적으로 가깝게 배열되어 있고, 절연 재료로 구성된 스페이스 홀더(space holder)의 상호 연결 하에서 파이프 라인 내의 내부 파이프의 위치에 내부 파이프를 고정한다. 공지된 이러한 파이프 라인은 실무에서 입증되었다. 그러나, 이러한 파이프 라인의 구성은 많은 비용이 든다.

본 발명의 목적은 내부 파이프가 상대적으로 안정적인 위치를 유지하는 전술한 유형의 파이프 라인을 제공하는 것이다.

상기한 목적은, 본 발명에 따라,

- 내부 파이프의 외부에 견고한 외장이 제공되고, 상기 외장은 내부 파이프의 두 단부에서 상기 내부 파이프와 단단하게 연결되며,

- 상기 외장은 견고한 스트랜드들로 구성되고, 상기 스트랜드들은 서로 반대 방향으로 겹쳐진 적어도 두 개의 층이 나선형으로 상기 내부 파이프에 감겨 있는 것을 특징으로 하는 가요성 파이프 라인에 의해 달성된다.

이러한 파이프 라인은 복잡한 추가 부품 없이 매우 단순하게 구성된다. 이 파이프 라인은 추가 구성 요소로서 단지 내부 파이프를 감싸고 내부 파이프의 단부에서 내부 파이프와 단단하게 연결되는 외장을 구비하며, 상기 외장은 스트랜드로 구성되고, 서로 반대 방향으로 겹쳐진 적어도 두 개의 층으로 나선형으로 내부 파이프에 감겨 있다. 상기 파이프 라인을 제조할 때에는, 먼저 상기 파이프 라인에 외장이 제공되고, 파이프 라인의 축 방향 두 단부에 기계적으로 단단하게 연결된다. 상기 파이프 라인의 그 밖의 구성은 공지의 구성에 대해 변한 것이 없다. 상기 내부 파이프 또는 상기 내부 파이프를 감싸고 있는 외장에는 스페이서 홀더(space holder)와 단열체가 종래 방식대로 제공되며, 외장 둘레에는 외부 파이프가 형성된다. 상기 외장이 내부 파이프의 두 단부에 단단하게 연결되어 있기 때문에, 운반되는 매체의 높은 압력이 내부 파이프에 기계적으로 영향을 줄 수 없다. 외부 파이프에서 내부 파이프의 길이와 중심 위치는 안정적으로 유지된다.

상기 스트랜드는 바람직하게는 스테인리스 강으로 구성된다.

이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 종방향에 대해 횡방향으로 주름진 두 개의 파이프를 구비한 파이프 라인을 개략적으로 도시하고 있고,
도 2는 도 1의 라인 II-II을 따라 절단된 단면을 도시하고 있고,
도 3은 외장을 구비한 파이프 라인의 내부 파이프를 개략적으로 도시하고 있고,
도 4는 본 발명에 따른 파이프 라인의 절단면을 확대하여 도시하고 있다.

도 1은 금속으로 구성되고 동심으로 배열된 파이프 라인의 두 개의 파이프(1, 2)를 개략적으로 도시하고 있으며, 상기 파이프는 압력 하의 유동 매체를 운반하기 위해 사용된다. 매체는 바람직한 실시예에서 저온 냉각되어 있다. 상기 파이프들(1, 2)은 도시된 실시예에서 개략적으로 도시된 스페이스 홀더(3)를 통해 서로 간격을 유지하고 있다. 두 개의 파이프(1, 2)는 종방향에 대해 횡방향으로 주름져 있으며, 이러한 주름은 나선형 형태 또는 링 형태이다. 이로 인해, 두 개의 파이프는 벤딩이 용이한 한편, 방사상 방향으로 안정을 유지하게 된다. 두 개의 파이프(1, 2)는 바람직하게는 스테인리스 강으로 구성된다. 하나의 파이프(1)는 이하에서 "내부 파이프(1)"로 표기하는 반면, 나머지 파이프(2)는 "외부 파이프(2)"로 표기한다.

내부 파이프에 가이드되는 매체로 인해 압력이 증가할 경우 내부 파이프(1)는 주름이 영향을 받아 팽창하고, 이로써 내부 파이프가 길어지고 또한 외부 파이프(2)의 중앙 위치로부터 벗어날 수 있다. 제한된 공간에서 내부 파이프를 폐쇄하기 위해, 내부 파이프(1) 둘레에 외장이 제공되며, 상기 외장은 도 3에 따른 실시 예에서 단단한 두 개의 스트랜드(4, 5)로 구성된다. 내부 파이프(1)는 도 3에서 편의상 그리고 개략적으로 매끄러운 파이프로 도시되어 있다. 두 개의 스트랜드(4, 5)는 두 개의 층이 서로 반대 방향으로 겹쳐져 나선형으로 내부 파이프(1) 둘레를 감싸고 있다. 두 개의 스트랜드는 내부 파이프(1)의 두 단부에서 내부 파이프와 단단하게 연결되어 있으므로, 내부 파이프(1)는 내부 파이프의 내부에서 증가한 압력에도 팽창될 수 없다.

반대 방향으로 내부 파이프(1)에 감겨 있는 두 개의 스트랜드(4, 5)는 반대되는 권선 방향 때문에 동시에 상기 내부 파이프(1)의 비틀림을 방지하게 된다. 이러한 의미에서, 각각 반대 방향으로 감긴 두 개의 스트랜드를 갖는 두 개 이상의 스트랜드 층이 상기 내부 파이프(1)에 제공될 수도 있다.

상기 스트랜드(4, 5)는 바람직하게는 스테인리스 강으로 구성된다. 기본적으로 다른 단단한 재료가 사용될 수도 있다. 상기 스트랜드는 밴드로 실시될 수 있다. 바람직한 실시예에서 스트랜드(4, 5)는 케이블로 형성되어 있으며, 상기 케이블은 공지된 기술에 의해 상대적으로 작은 지름으로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 상기 파이프 라인의 제조는 예를 들어 아래와 같이 진행된다:

우선, 두 개의 견고한 스트랜드(4, 5)로 제조된 내부 파이프(1) 둘레를 감싸고, 내부 파이프의 두 단부에서 내부 파이프(1)와 단단하게 연결한다. 이어서, 경우에 따라, 스페이스 홀더(3) 및 단열체(6)가 내부 파이프(1) 또는 견고한 스트랜드(4, 5)를 갖는 두 개의 층에 적용될 수 있다. 이어서, 상기 단열체(6) 및 스페이스 홀더(3) 둘레에 외부 파이프(2)가 형성된다. 마지막으로, 내부 파이프(1)와 외부 파이프(2) 사이의 환형 갭에 진공을 형성하여 상기 두 개의 파이프 사이에 진공 단열이 제공하는데, 이러한 진공 절연은 외부로부터 파이프 라인의 내부로 열이 유입되는 것을 방지한다.

Claims (2)

1. 압력 하의 유동 매체를 운반하기 위한 가요성 파이프 라인으로서, 종방향에 대해 횡방향으로 주름진 금속으로 구성되고 서로 거리를 두고 환형 갭을 가지도록 동심으로 배열되는 내부 파이프(1) 및 외부 파이프(2)를 포함하고, 상기 파이프들 사이의 환형 갭에는 진공 단열이 제공되는 가요성 파이프 라인에 있어서,
   - 상기 내부 파이프(1)의 외부에는 외장이 제공되고, 상기 외장은 상기 내부 파이프(1)의 두 단부에서 상기 내부 파이프와 기계적으로 연결되며,
   - 상기 외장은 스트랜드들(4, 5)로 구성되고, 상기 스트랜드들은 서로 반대되는 권선 방향으로 나선형으로 상기 내부 파이프(1) 바로 위에 감긴 적어도 두 개의 층으로 서로 겹쳐져 있어서, 상기 내부 파이프(1)를 통해 안내되는 매체의 압력으로 인한 상기 내부 파이프(1)의 변위와 비틀림을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 가요성 파이프 라인.
2. 제1항에 있어서,
   상기 스트랜드들(4, 5)은 스테인리스 강으로 구성되는 것을 특징으로 하는 가요성 파이프 라인.
   
   

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