KR102302928B1 - 추적 가스를 확산시키는 방법 및 멤브레인의 밀봉도를 검사하는 방법 - Google Patents

추적 가스를 확산시키는 방법 및 멤브레인의 밀봉도를 검사하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 밀봉 및 단열 탱크의 단열 공간 안에 추적 가스를 주입하는 방법에 관한 것이고, 밀봉 및 단열 탱크는 캐리어 구조체에 부착된 복수 개의 탱크 벽(9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17)에 의해 규정된 다면체 형상을 구비하고, 각각의 탱크 벽은 캐리어 구조체에 앵커링 된 단열 요소를 포함하는 열적 단열 배리어 및 열적 단열 배리어의 단열 요소에 대해 놓인 멤브레인을 포함하고, 탱크 벽의 열적 단열 배리어는 서로 연통되고 함께 단열 공간을 정의하며; 상기 복수 개의 탱크 벽은 하부 벽(11)을 포함하고, 상기 주입 방법은 하부 벽(11)의 멤브레인을 통과하여 하부 벽(11)의 단열 배리어 내에 드러나는 추적 가스(19)의 주입을 위한 적어도 하나의 디바이스에 의해서 단열 공간 안으로 추적 가스를 주입하는 단계를 포함한다.

Description

추적 가스를 확산시키는 방법 및 멤브레인의 밀봉도를 검사하는 방법{METHOD FOR DIFFUSION OF A TRACER GAS AND METHOD FOR TESTING THE LEAKTIGHTNESS OF A MEMBRANE}
본 발명은 극저온 유체(cryogenic fluid) 같은, 유체의 저장 및/또는 운송을 위한 밀봉(leaktight) 및 열적 단열(thermally insulating) 멤브레인 탱크 분야에 관한 것이다.
본 발명은 보다 구체적으로 추적 가스를 이용한 탱크의 밀봉 멤브레인(leaktight membrane)의 밀봉도(leaktightness)를 검사하는 방법 및 추적 가스를 확산시키는 방법에 관한 것이다.
문헌 KR1020100050128은 LNG의 저장을 위한 밀봉 및 단열 탱크의 멤브레인의 밀봉도를 검사하는 방법을 개시한다. 탱크는 다층 구조(multilayer structure)를 포함하고 외부로부터 내부를 향해서, 이차 단열 공간, 이차 밀봉 멤브레인, 일차 단열 공간 및 탱크 내 존재하는 액화천연가스와 접촉하도록 마련된 일차 밀봉 멤브레인이 연속적으로 나타난다. 방법은 보다 구체적으로 밀봉 방식으로, 일차 밀봉 멤브레인의 금속 시트를 연결하는 하게 하는 용접 비드(welding bead)를 통한 누설을 검출하는 것을 대상으로 한다. 방법은 일차 단열 공간(primary insulating space) 안으로 추적 가스의 주입, 그런 다음 탱크 내에서, 일차 밀봉 멤브레인의 용접 비드를 따라서, 추적 가스 분석기가 구비된 검출 장치의 이동을 허용한다. 따라서, 만약 검출 장치가 추적 가스의 존재를 검출한다면, 그것은 일차 밀봉 멤브레인의 밀봉 결함이 존재한다고 결론이 내려질 수 있다. 이러한 방법에서, 만약 추적 가스가 일차 단열 공간 전체 안으로 균질하게(homogeneously) 확산된다면 검출 방법이 오직 신뢰성 있는 결과를 보장할 수 있기 때문에, 일차 단열 공간 안으로 추적 가스의 주입은 중요하다.
본 발명의 기본 아이디어는 단열 공간 전반에 걸쳐서 추적 가스의 신뢰성 있는 확산을 가능하게 하는 추적 가스를 확산시키는 방법을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 밀봉 및 단열 탱크의 단열 공간 안에 추적 가스를 주입하는 방법을 제공하고, 밀봉 및 단열 탱크는 캐리어 구조체에 부착된 복수 개의 탱크 벽에 의해 규정된 다면체 형상을 구비하고, 각각의 탱크 벽은 캐리어 구조체에 앵커링 된 단열 요소를 포함하는 단열 배리어 및 단열 배리어의 단열 요소에 대하여 놓이는 멤브레인을 포함하고, 탱크 벽의 단열 배리어는 서로 연통되고 함께 단열 공간을 규정하며; 복수 개의 탱크 벽은 하부 벽을 포함하고, 추적 가스를 주입하는 방법은 하부 벽의 멤브레인을 통과하여 하부 벽의 단열 배리어 내에 드러나는 추적 가스의 주입을 위한 적어도 하나의 디바이스를 사용하여 단열 공간 안에 추적 가스를 주입하는 단계를 포함한다.
추적 가스는 공기보다 낮은 증기 밀도를 구비하여, 단열 공간 내에서 올라간다(rise). 그 결과, 하부 벽의 멤브레인을 통하여 하부를 통해서 추적 가스의 주입은 종래 기술에서 시도되었던 것과 같이, 추적 가스가 탱크의 상부 벽 내 마련된 돔을 관통하는 파이프를 통해서 주입될 때보다 더 빠르고 보다 균질로 된 단열 공간 내 추적 가스의 확산을 담보할 수 있게 된다.
실시예에 따르면, 추적 가스를 주입하는 방법은 하나 이상의 다음의 특징들을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 주입 방법의 구현 동안, 각각의 벽은 외부로부터 탱크의 내부로, 캐리어 구조체에 대하여 놓이는 이차 단열 배리어, 이차 단열 배리어에 대하여 놓이는 이차 멤브레인 및 임의로 이차 멤브레인에 대하여 놓이는 일차 단열 배리어 및 일차 단열 배리어에 대하여 놓이고, 탱크 내 존재하는 액화가스와 접촉하도록 마련된 일차 멤브레인을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 탱크 벽의 이차 단열 배리어는 서로 연통되고 함께 이차 단열 공간을 규정하고, 추적 가스는 하부 벽의 이차 멤브레인을 관통하여 하부 벽의 이차 단열 배리어 내에 드러나는 추적 가스의 주입을 위한 적어도 하나의 디바이스를 사용하여 이차 단열 공간 안에 주입된다.
다른 실시예에 따르면, 탱크 벽의 일차 단열 배리어는 서로 연통되고 함께 일차 단열 공간을 규정하고, 추적 가스는 하부 벽의 일차 멤브레인을 관통하여 하부 벽의 일차 단열 배리어 내에 드러나는 추적 가스의 주입을 위한 적어도 하나의 디바이스를 사용하여 일차 단열 공간 안에 주입된다.
일 실시예에 따르면, 추적 가스는 오로지 하부 벽의 멤브레인을 관통하여 하부 벽의 단열 배리어 내에 드러나는 추적 가스의 주입을 위한 적어도 하나의 디바이스를 사용하여 주입된다.
일 실시예에 따르면, 단열 공간은 단열 공간 안에 추적 가스를 주입하는 단계 전에 부압(negative pressure) 하에 위치된다. 이는, 우선 추적 가스를 더 나은 확산을 가능하게 하고, 둘째 만족스러운 레벨의 추적 가스의 농도를 보다 빠르게 획득할 수 있게 한다.
일 실시예에 따르면, 단열 공간은 -40㎪ 및 -80㎪ 사이의 설정된 부압, 예를 들어 -60㎪보다 낮은 부압 하에 위치된다.
일 실시예에 따르면, 추적 가스는 단열 공간 내 압력이 대기압보다 약간 클 때까지, 예를 들어 1 및 6㎪ 사이의 상대 압력(relative) 그리고 바람직하게 2㎪의 상대 압력으로 단열 공간 안에 주입된다. 이는 한편으로는 초과 압력 하에 단열 공간을 위치시켜, 멤브레인의 결함 있는 용접을 관통하는 추적 가스의 이동을 촉진시킴으로써 멤브레인의 밀봉도 검사의 효율성을 증가시키고, 다른 한편으로는, 멤브레인이 찢어지는 것을 방지하도록 멤브레인에 의해서 허용될 수 있는 최대 초과 압력보다 낮은 초과 압력 범위 내에 유지되게 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 추적 가스는 공기보다 낮은 증기 밀도를 구비한다.
일 실시예에 따르면, 추적 가스는 헬륨, 암모니아 및 질소와 분자 수소(molecular hydrogen)의 혼합물로부터 선택된다.
일 실시예에 따르면, 추적 가스는 공기 및/또는 질소를 더 포함하는 혼합물의 형태로 주입된다.
일 실시예에 따르면, 하부 벽은 2개의 대칭축을 갖는 직사각형 형상을 구비하고, 2개의 대칭축은 하부 벽의 4개의 영역의 범위를 정하고, 추적 가스는 하부 벽의 멤브레인을 각각 관통하여 하부 벽의 단열 배리어 내에 드러나는 추적 가스의 주입을 위한 적어도 4개의 디바이스를 사용하여 주입되며, 하부 벽의 4개의 영역에는 각각 추적 가스의 주입을 위한 4개의 디바이스 중 하나의 디바이스가 구비된다.
일 실시예에 따르면, 4개의 주입 디바이스는 각각 하부 벽의 개별적인 영역의 중앙에 근접한 밀봉 멤브레인을 관통한다.
일 실시예에 따르면, 추적 가스의 주입을 위한 각각의 디바이스는 멤브레인에 형성된 홀의 주벽에서 하부 벽의 멤브레인에 밀봉 방식으로 용접된 커플링 부재를 포함하고, 커플링 부재는 추적 가스의 소스에 연결된 파이프와 결합된다.
일 실시예에 따르면, 커플링 부재는 추적 가스의 소스에 연결된 파이프와 결합되는 관형 커플링, 및 일 측에서는 멤브레인에 형성된 홀의 주변에서 하부 벽의 멤브레인에 밀봉 방식으로 용접되고, 타 측에서는 관형 커플링에 밀봉 방식으로 용접되는 금속 링을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 주입 디바이스를 사용하여 추적 가스의 주입 단계 이전에서, 멤브레인 내 형성된 홀 및 커플링 부재를 관통하여 리프팅 툴을 안내하고, 리프팅 툴의 후크가 멤브레인 및 하부 벽의 단열 배리어 사이에 삽입되도록 리프팅 툴을 위치시키는 것에 의해서 추적 가스의 주입을 위한 디바이스의 영역 내 단열 배리어로부터 멤브레인이 탈착된다.
일 실시예에 따르면, 리프팅 툴은 어도 하나의 주입 디바이스를 사용하여 추적 가스의 주입 단계 동안 하부 벽의 단열 배리어 및 멤브레인 사이에 후크가 삽입되는 위치 내에 유지된다.
일 실시예에 따르면, 각각의 주입 디바이스는 멤브레인에 형성된 홀에 밀봉 방식으로 연결되는 적어도 하나의 주입 파이프를 더 포함하고, 주입 파이프는 멤브레인의 주름 내부에서 연장하고 주입 파이프가 연장하는 주름 및 수직하는 주름 사이의 각각의 교차점에 적어도 하나의 드릴 홀을 포함한다.
본 발명의 기본에서 다른 아이디어는 신뢰성 있고 빠르게 수행할 수 있는 멤브레인의 밀봉도를 검사하는 방법을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 밀봉 및 단열 탱크의 멤브레인의 밀봉도를 검사하는 방법을 제공하고, 밀봉 및 단열 탱크는 캐리어 구조체에 부착된 복수 개의 탱크 벽에 의해 규정된 다면체 형상을 구비하고, 각각의 탱크 벽은 캐리어 구조체에 앵커링되는 단열 요소를 포함하는 단열 배리어, 및 단열 배리어의 단열 요소에 대하여 놓이는 멤브레인을 포함하고, 탱크 벽의 단열 배리어는 서로 연통되고 함께 단열 공간을 규정하며,
밀봉 및 단열 탱크의 멤브레인의 밀봉도를 검사하는 방법은,
단열 공간 안에 추적 가스를 주입하는 단계;
일 측에서 밀봉 검출 챔버에 결합되고 타 측에서 분석 장치에 결합되는 진공 펌프 및 멤브레인과 함께, 밀봉 검출 챔버를 규정하도록 구성된 검출 후드를 포함하는 누설 검출 디바이스를 제공하는 단계;
단열 공간에 반대되는 멤브레인의 면에 대하여 검출 후드를 위치시키는 단계 - 검출 후드는 밀봉 검출 챔버가 검사될 용접 비드의 부분을 향하여 위치되도록 위치됨 -;
진공 펌프를 사용하여 밀봉 검출 챔버를 부압 하에 배치하는 단계;
분석 장치를 향하여 밀봉 검출 챔버 내 존재하는 가스상을 이송하는 단계; 및
분석 장치를 사용하여, 가스상을 분석하고 가스상 내 추적 가스의 농도를 대표하는 변수(variable)를 전달하는 단계;
를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 밀봉 및 단열 탱크의 멤브레인의 밀봉도를 검사하기 위한 누설 검출 디바이스를 제공하고, 누설 검출 디바이스는 멤브레인과 함께, 밀봉 검출 챔버를 규정하도록 구성된 검출 후드, 및 일 측에서 밀봉 검출 챔버에 연결되고 타 측에서 분석 장치에 연결되는 진공 펌프를 포함한다.
실시예들에 따르면, 멤브레인의 밀봉도를 검사하는 방법 및/또는 누설 검출 디바이스는 다음의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 단열 공간 안에 추적 가스의 주입은 추적 가스의 주입을 위한 전술된 방법을 사용하여 수행된다. 그러나, 다른 실시예에 따르면, 단열 공간 안에 추적 가스의 주입은 또한 다른 방법에 따라서 수행될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 분석 장치는 질량 분석계이다.
일 실시예에 따르면, 검출 후드는 길쭉한 형상을 구비한다.
일 실시예에 따르면, 검출 후드는 서로 부착되고 검사될 멤브레인과 함께, 검출 챔버를 규정하도록 배치된 중앙 코어 및 밀봉 시일을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 밀봉 시일은 중앙 코어에 부착된 케이싱 및 케이싱을 연장하는 주변 밀봉 립을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 밀봉 시일의 케이싱은 중앙 코어의 상면을 덮는 보텀 및 중앙 코어의 주변에 매칭되는 주변 벽을 구비한다.
일 실시예에 따르면, 주변 밀봉 립은 검출 후드의 외부를 향하여 구부러지고, 밀봉 검출 챔버가 부압 하에 배치될 때 멤브레인에 대하여 구부러지고 평평하게 되도록 구성된다.
일 실시예에 따르면, 용접 비드의 일부는 멤브레인의 적어도 하나의 주름에서 가로질러진다.
일 실시예에 따르면, 주변 밀봉 립은 적어도 하나의 주름의 기하학 형상에 맞도록 형상화된다.
일 실시예에 따르면, 용접 비드의 일부는 멤브레인에 평행하는 적어도 2개의 주름, 예를 들어 3개의 주름에 의해서 가로질러지고, 주변 밀봉 립은 주름의 기하학 형상에 맞도록 형상화된다.
일 실시예에 따르면, 주변 밀봉 립은 탱크의 내부를 향하여 돌출된 멤브레인의 주름의 형상에 대응되는 형상을 구비하는 적어도 2개의 인덴테이션을 포함하고, 인덴테이션은 주름에 걸치도록 마련된다.
일 실시예에 따르면, 멤브레인의 적어도 하나의 주름은 탱크 내부를 향해서 돌출되고, 검출 후드는 인덴테이션이 주름에 걸치도록 멤브레인에 대하여 위치된다.
일 실시예에 따르면, 주변 밀봉 립은 탱크의 외부를 향해서 돌출되는 멤브레인의 주름의 형상에 대응되는 형상을 구비하는 돌출부 내 적어도 2개의 영역을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 검출 후드는 돌출부 내 영역이 주름 안으로 삽입되도록 멤브레인에 대하여 위치된다.
일 실시예에 따르면, 밀봉 시일은 20 및 50 사이의 쇼 A 경도(Shore A hardness)를 갖는 엘라스토머 재질로 마련된다.
일 실시예에 따르면, 밀봉 시일의 엘라스토머 재질은 폴리우레탄 엘라스토머, 실리콘, 니트릴(nitrile) 또는 Viton®으로부터 선택된다.
일 실시예에 따라, 검출 후드에는 검사될 멤브레인에 대하여 주변 밀봉 립을 평평하게 할 수 있는 클램핑 시스템이 구비된다.
일 실시예에 따르면, 밀봉 검출 챔버를 부압 하에 위치시키기 전에, 밀봉 검출 챔버의 밀봉을 보장하기 위해서 클램핑 시스템이 작동된다.
일 실시예에 따르면, 밀봉 시일은 탱크의 외부를 향해서 돌출되는 멤브레인의 주름의 형상에 대응되는 형상을 구비하고 용접 비드의 일부를 가로지르는 적어도 2개의 인덴테이션을 포함하고, 클램핑 시스템은 각각의 인덴테이션에서 클램프를 포함하고, 각각의 클램프는 인덴테이션의 어느 한 측 상에 각각 위치되고 멤브레인의 주름에 대하여 주변 밀봉 립을 클램핑하는 수고를 적용하도록 구성된 2개의 브랜치를 포함한다.
일 실시예에 따라, 밀봉 검출 챔버는 50 및 1000㎩ 사이의 절대 압력값, 예를 들어 100㎩의 절대 압력값보다 낮은 부압 하에 위치된다.
일 실시예에 따르면, 가스상은 5초보다 크거나 동일한 시간 동안 분석된다.
일 실시예에 따르면, 가스상 내 추적 가스의 농도를 대표하는 변수는 임계치와 비교되고, 가스상 내 추적 가스의 농도를 대표하는 변수가 임계치보다 클 때 용접 비드의 일부의 밀봉에 결함이 있다는 것으로 결정된다.
일 실시예에 따르면, 누설 검출 디바이스는 밀봉 검출 챔버 및 분석 장치 사이에 위치된 균질 챔버를 더 포함하고, 검출 후드는 밸브가 구비된 가스 주입구를 포함하고, 균질 챔버 및 가스 주입구는 밀봉 검출 챔버의 2개의 반대되는 단부에 결합된다.
일 실시예에 따르면, 밀봉 검출 챔버가 부압 하에 위치되는 동안 가스 주입구의 밸브가 폐쇄되고, 밀봉 검출 챔버 내 존재하는 가스상을 이송하는 단계는,
가스 주입구의 밸브를 개방하고 균질 챔버를 향해서 밀봉 검출 챔버 내 존재하는 가스상을 이송하는 단계; 및
균질 챔버로부터 분석 장치를 향해서 가스상을 이송하는 단계;
를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 단열 공간 안으로 추적 가스의 확산을 모니터링하는 방법을 제공한다.
일 실시예에 따르면, 추적 가스의 확산을 모니터링하는 방법이 밀봉도를 검사하는 전술된 방법 동안 수행된다. 그러나, 다른 실시예에서, 그것은 또한 독립적으로 수행될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 단열 공간 안으로 추적 가스의 확산을 모니터링하는 단계는,
탱크 벽 중 하나의 멤브레인을 각각 가로지르는 복수 개의 샘플링 디바이스를 사용하여 단열 공간 내 존재하는 가스를 샘플링하는 단계; 및
예를 들어 질량 분석계 같은 분석 장치를 향하여 샘플링 된 가스를 이송하는 단계;
를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 샘플링 디바이스는 바람직하게 2개 또는 3개의 탱크 벽 사이의 이음부에 형성된 코너 영역에 근접하게 위치된다.
일 실시예에 따르면, 각각의 가스 샘플링 디바이스는 멤브레인의 2개의 요소 사이의 이음부에 용접이 없는 멤브레인의 영역을 둘러싸는 마스틱 비드를 이용하여 멤브레인과 결합되는 커버 플레이트를 포함하고, 커버 플레이트는 홀 및 분석 장치에 연결된 파이프에 결합되는 커플링을 구비하고, 커플링은 커버 플레이트의 홀의 주변에 밀봉 방식으로 용접된다.
일 실시예에 따르면, 가스 샘플링 디바이스는 분석 장비에 연결된 파이프에 밀봉 방식으로 결합되는 연결 피스, 숄더 및 숄더로부터 돌출되어, 이차 멤브레인을 관통하고, 단열 배리어에 부착된 플레이트에 형성된 스레드 된 보링 안에 스크류되는 스레드 된 하부 로드를 구비하는 커플링 부재를 포함하고, 가스 샘플링 디바이스는 하부 로드 상으로 스레드되고 이차 멤브레인 및 숄더 사이에 끼워지는 환형 밀봉 시일을 더 포함하고, 커플링 부재는 일 측에서는 연결 피스에 드러나고 타 측에서는 단열 공간 내에 드러나는 드릴 홀을 구비한다.
본 발명의 더 나은 이해는 얻어질 것이고 다른 목적, 상세사항, 특징 및 후자의 이점들은 첨부된 도면을 참조하여, 제한 없이 설명 목적으로만 제공되는, 본 발명의 몇몇 구체적인 실시예들에 대한 이어지는 설명에서 보다 명확하게 드러나게 될 것이다.
도 1은 멤브레인 탱크의 벽의 다층 구조의 개략도이다.
도 2는 탱크의 하부 벽의 멤브레인을 관통하여 위치되는 추적 가스의 주입을 위한 디바이스를 도시하는 밀봉 및 단열 탱크의 부분적인 개략도이다.
도 3은 탱크의 하부 벽의 멤브레인을 관통하도록 마련된 홀의 사시도이다.
도 4는 제1 실시예에 따른 추적 가스의 주입을 위한 디바이스의 사시도이다.
도 5는 도 4의 추적 가스의 주입을 위한 디바이스 및 단열 레이어로부터 멤브레인을 탈착시키도록 주입 디바이스를 통해서 안내되는 리프팅 도구의 단면도이다.
도 6은 제1 실시예에 따른 추적 가스의 주입을 위한 디바이스의 사시도이다.
도 7은 제2 실시예에 따른 추적 가스의 주입을 위한 디바이스의 배치를 도시하는 탱크의 개략적인 사시도이다.
도 8은 제2 실시예에 따른 추적 가스의 주입을 위한 디바이스의 개구, 관형 커플링 및 멀티루트 분배 부재를 도시하는 평면도이다.
도 9는 제2 실시예에 따른 주입 디바이스의 개구 및 관형 커플링을 도시하는 단면도이다.
도 10은 제2 실시예에 따른 추적 가스의 주입을 위한 주입 파이프의 부분도이다.
도 11은 멤브레인의 2개의 주름 사이의 교차 영역 내에서 도 10의 주입 파이프의 단면도이다.
도 12는 제1 실시예에 따른 가스 샘플링 디바이스를 수용하도록 마련된 멤브레인의 2개의 시트 사이의 이음부에서 용접이 없는 영역의 평면도이다.
도 13은 도 12에 도시된 용접이 없는 영역에 위치되도록 마련된 가스 샘플링 디바이스의 평면도이다.
도 14는 제2 실시예에 따른 가스 샘플링 디바이스의 단면도이다.
도 15는 제1 실시예에 따른 누설 검출 디바이스의 개략도이다.
도 16은 도 15의 누설 검출 디바이스의 검출 후드의 단면도이다.
도 17은 제1 실시예에 따른 밀봉 시일(leaktightness seal)의 사시도이다.
도 18은 검출 후드에 클램핑 시스템이 구비된 누설 검출 디바이스의 대안적인 형태의 개략도이다.
도 19는 제2 실시예에 따른 밀봉 시일의 사시도이다.
도 20은 용접 비드의 부분을 향하도록 검출 후드를 위치시켜서 멤브레인의 2개의 인접한 주름진 금속 시트 사이의 밀봉을 담보하는 것을 개략적으로 도시한다.
도 21은 제2 실시예에 따른 누설 검출 디바이스의 개략도이다.
이어서 설명될 밀봉도를 검사하는 방법은 보다 구체적으로 밀봉 및 단열 멤브레인 탱크의 멤브레인의 밀봉도를 검사하는 것을 목표로 한다. 예시로서, 그러한 멤브레인 탱크는 마크(Mark) V 및 마크 Ⅲ 기술에 각각 관련된, 특허출원 WO14057221 및FR2691520에서 구체적으로 설명된다.
멤브레인 탱크는 도 1에 도시된 바와 같이, 다층 구조를 갖는 복수 개의 벽을 구비한다. 각각의 벽(1)은, 탱크의 외부로부터 내부를 향해서, 캐리어 구조체(carrier structure; 4)에 앵커링 된 이차 단열 패널(secondary insulating panels; 3)을 포함하는 이차 단열 배리어(secondary thermally insulating barrier; 2), 이차 단열 배리어(2)에 대하여 놓이는 이차 멤브레인(secondary membrane; 5), 이차 단열 패널(3) 또는 캐리어 구조체(4)에 앵커링되고 이차 멤브레인(5)에 대하여 놓이는 일차 단열 패널(7)을 포함하는 일차 단열 배리어(6), 및 일차 단열 배리어(6)에 대하여 놓이고 탱크 내 존재하는 액화가스와 접촉하는 일차 멤브레인(8)을 포함한다.
탱크는 다면체 형상을 구비한다. 도 2에 도시된 실시예에 따르면, 탱크는 여기에서 팔각형 형태로 된, 전방 벽(front wall; 9) 및 도시되지 않은 후방 벽을 구비한다. 탱크는 또한 상부 벽(ceiling wall; 10), 하부 벽(bottom wall; 11), 및 전방 벽(9)과 후방 벽 사이에서 탱크의 길이방향을 따라서 연장하는 측벽들(11, 12, 13, 14, 15, 16, 17)을 포함한다.
탱크 벽의 이차 단열 배리어(2)는 캐리어 구조체(4) 및 이차 멤브레인(5) 사이에서, 밀봉되는 이차 단열 공간을 형성하도록 서로 연통된다. 이와 마찬가지로, 탱크 벽의 일차 단열 배리어(6)는 이차 멤브레인(5) 및 일차 멤브레인(8) 사이에서, 밀봉되는 일차 단열 공간을 형성하도록 서로 연통된다.
일차 멤브레인(8) 및 이차 멤브레인(5) 중 적어도 하나는 서로 용접되는 복수 개의 금속 시트를 포함한다. 이어서 설명되는 밀봉도를 검사하는 방법은 보다 구체적으로 금속 시트를 서로 결합시키는 용접에 대한 밀봉도 검사를 목표로 한다. 일 실시예에 따르면, 검사될 멤브레인은 탱크 내에 저장된 유체에 의해 발생되는 열적 및 기계적 응력의 영향 하에서 그것을 제 형상이 아닌(out of shape) 구부러지게 하는 주름(corrugation)을 구비한다. 예를 들어, 도 20에 도시된 바와 같이, 이를 위해서, 각각의 금속 시트는 서로에 대하여 수직하는 두 시리즈의 주름(two series of corrugation)을 포함한다.
밀봉도를 검사하는 방법은 다음과 같은 세 단계를 포함하며, 이어서 상세히 설명된다.
- 밀봉도 검사가 요구되는, 멤브레인(5, 8)에 의해 덮인 단열 공간 안에 추적 가스를 확산시키는 단계;
- 단열 공간 안으로 추적 가스의 확산을 모니터링하는 단계; 및
- 멤브레인(5, 8)의 용접의 밀봉도를 확인하는 단계.
추적 가스의 확산
추적 가스는 밀봉의 확인이 요구되는, 멤브레인(5, 8)에 의해 덮인 단열 공간 안에 주입된다. 이차 멤브레인(5)의 밀봉도를 확인할 필요가 있을 때, 추적 가스는 이차 단열 공간 안에 주입된다. 이 경우에, 밀봉도를 검사하는 방법은 일차 단열 배리어(7) 및 일차 멤브레인(8)이 설치되기 전에 수행된다. 일차 멤브레인(8)의 밀봉도를 확인할 필요가 있을 때, 추적 가스는 일차 단열 공간 안에 주입된다.
추적 가스는 예를 들어 헬륨, 암모니아 및 질소와 분자수소의 혼합물로부터 선택된다. 일 실시예에 따르면, 추적 가스는 추가적으로 공기 및/또는 질소를 포함하는 혼합물의 형태로 주입된다.
바람직하게, 단열 공간 안에 추적 가스의 확산을 촉진하기 위해서, 단열 공간은 -40㎪ 및 -80㎪ 사이의 설정된 부압, 예를 들어 -60㎪에 도달될 때까지 부압 하에 미리 위치된다.
이를 위해서, 단열 공간은, 단열 공간 내에 존재하는 가스를 흡입하여 단열 공간의 외부로 그것을 배출할 수 있는, 도시되지 않은 진공 펌프에 연결된다. 또한, 단열 공간에는, 단열 공간 내 만연하는(prevailing) 압력을 대표하는(representative) 신호를 전달할 수 있고 진공 펌프의 제어를 담보하게 하는 하나 또는 하나 이상의 압력 센서가 구비된다.
나중에, 단열 공간 내 만연하는 압력이 설정된 부압에 도달될 때, 추적 가스는 단열 공간 내 압력이 대기압보다 약간 클 때까지, 예를 들어 1 및 6㎪ 사이의 상대 압력(relative) 그리고 바람직하게 2㎪의 상대 압력으로 단열 공간 안에 주입된다.
도 2는 밀봉 및 단열 탱크, 그리고 단열 공간 안에 추적 가스의 주입을 위한 시스템을 도식적으로 도시한다.
주입 시스템은 일 측에서(on the one hand), 도시되지 않은, 추적 가스의 소스에 연결되고, 타 측에서(on the other hand), 밀봉이 검사이 되어야 하는, 멤브레인(5, 8)을 관통하여 추적 가스의 주입을 위해 주행하는(make passage) 추적 가스의 주입을 위한 디바이스(19)에 연결되는, 복수 개의 파이프(18)를 포함한다. 보다 구체적으로, 추적 가스의 주입을 위한 디바이스(19)는 하부 벽(11)의 멤브레인을 관통하여 추적 가스를 위해서 주행한다. 그러한 구성은 특히 추적 가스가 공기보다 더 낮은 증기 밀도(vapour density)를 구비하여, 단열 공간 내에서 올라가는(rise) 경향이 있기 때문에 바람직하다. 그 결과, 하부 벽(11)의 검사될 멤브레인(5, 8)을 관통하여, 하부를 통한 추적 가스의 주입은 단열 공간 안에 추적 가스의 빠르고 균질한 확산(homogeneous diffusion)을 보장하게 한다.
도 2에 도시된 실시예에서, 하부 벽(11)에는 하부 벽(11)의 표면 상에 균일하게 분포된 추적 가스의 주입을 위한 적어도 4개의 디바이스(19)가 구비된다. 하부 벽(11)은 직사각형 형상을 구비하여 2개의 대칭축(x 및 y)에 의해서 동일한 표면적을 갖는 4개의 영역으로 분할될 수 있다. 추적 가스의 주입을 위한 4개의 디바이스(19)는 각각 4개의 전술된 영역에 위치된다. 도시된 구체적인 실시예에서, 추적 가스의 주입을 위한 각각의 디바이스(19)는 그것의 개별적인 영역의 중앙에 근접하게 위치된다. 구체적인 실시예에서, 추적 가스의 주입을 위한 4개의 디바이스는 각각 인접한 길이방향 엣지(longitudinal edge)로부터 ¼ L 거리에 그리고 인접한 횡방향 엣지(transverse edge)로부터 ¼ B 거리에 위치되고, L은 하부 벽(11)의 길이방향 치수이고, B는 하부 벽(11)의 횡방향 치수이다.
도 3 내지 5는 예를 들어, 마크 Ⅲ 또는 마크 Ⅴ유형으로 된 주름진 일차 멤브레인을 관통하여 추적 가스의 주입을 위한 디바이스(19)를 상세히 도시한다. 이 예시에서 일차 멤브레인(8)의 주름은 탱크의 내부 방향으로 돌출된다. 추적 가스의 주입을 위한 각각의 디바이스(19)는 일차 멤브레인(8)을 관통하여 마련된, 도 3에 도시된, 홀(20)을 구비한다. 홀(20)은 일차 멤브레인의 플랫 영역(21)(flat region) 내에 마련되고, 하부 벽(11)의 길이방향을 따라서 연장하는 2개의 주름에 의해서 그리고 하부 벽(11)의 횡방향을 따라서 연장하는 2개의 주름에 의해서 범위가 정해진다. 바람직하게 플랫 영역(21)의 중앙에 오리피스가 위치된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 커플링 부재(22)는 홀(20)의 주변에서(periphery) 일차 멤브레인(8)에 밀봉 방식으로(leaktight fashion) 용접된다. 커플링 부재(22)는 추적 가스의 소스에 연결된 파이프(18)에 결합되도록 마련된 관형 커플링(23)을 포함한다. 이를 위해서, 관형 커플링(23)은 추적 가스의 소스에 연결된 파이프(18)와 관련된 상보적인 커플링(complementary coupling)을 수용하도록 마련된 스레드 된 단부(threaded end)를 포함한다. 관형 커플링(23)은 홀(20) 둘레 전체에서 일차 멤브레인(8)에 밀봉 방식으로 그 자체가 용접된 금속 링(24)에 밀봉 방식으로 용접되어, 추적 가스의 주입을 위한 디바이스(19)의 밀봉을 담보한다.
일 실시예에 따르면, 도 5에 도시된 바와 같이, 리프팅 툴(25)(lifting tool)이 추적 가스의 주입을 위한 영역 내에서, 그것이 놓이는 일차 단열 패널(7)로부터 일차 멤브레인(8)을 탈착시키는 데 사용된다. 이는 일차 단열 공간 안에 추적 가스의 확산을 촉진시킨다. 리프팅 툴(25)은 L 형상을 구비하고, 핸들(26) 및 핸들(26)의 단부에 위치되고 핸들(26)에 수직하게 연장하는 후크(27)를 포함한다. 리프팅 툴(25)은 커플링 부재(22)를 통해서 안내되고 후크(27)가 일차 멤브레인(8) 및 일차 멤브레인(8)을 지지하는 일차 단열 패널(7)의 표면 사이에 삽입되도록 위치된다. 이는 일차 멤브레인(8)을 탈착시켜서 추적 가스의 확산을 촉진시킬 수 있다.
리프팅 툴(25)은 추적 가스의 소스에 연결된 파이프(18)가 커플링 부재(22)에 결합되기 전에 제 위치에 놓인다. 또한, 바람직하게, 리프팅 툴은 커플링 부재(22)가 추적 가스의 소스에 연결된 파이프(18)에 결합될 때 그리고 추적 가스가 추적 가스의 주입을 위한 디바이스(19)를 통해서 일차 단열 공간 안에 주입될 때 제 위치에 유지된다.
도 6은 예를 들어 마크 Ⅴ 유형으로 된 주름진 이차 멤브레인(5)을 관통하여 마련된 추적 가스의 주입을 위한 디바이스(19)를 나타낸다. 이러한 주름진 이차 멤브레인(5)은 특히, 도 3 내지 5에서는 탱크의 내부를 향해서 돌출되는 반면, 주름이 탱크의 외부를 향해서 돌출된다는 점에서, 도 3 내지 5에 도시된 일차 멤브레인(8)과 차이가 있다. 앞선 실시예에서와 같이, 추적 가스의 주입을 위한 각각의 디바이스(19)는 하부 벽(11)의 길이방향을 따라 연장하는 2개의 주름에 의해서 그리고 하부 벽(11)의 횡방향을 따라서 연장하는 2개의 주름에 의해서 범위가 정해지는 멤브레인의 플랫 영역(21) 내에 위치된다. 또한, 추적 가스의 주입을 위한 각각의 디바이스(19)는 도 3 내지 5에 도시되고 도 3 내지 5를 참조하여 설명된 것과 동일한 구조를 갖는다. 게다가, 리프팅 툴(25)은 또한 추적 가스의 주입을 위한 영역 내에서, 그것이 놓이는 이차 단열 패널(3)로부터 이차 멤브레인(5)을 탈착시키는 데 사용될 수 있다.
도 7 내지 11은 다른 실시예에 따른 추적 가스의 주입을 위한 디바이스(28)를 도시한다. 도 2 내지 5에 도시되고 도 2 내지 5를 참조하여 설명된 것들보다 보다 복잡한 구조를 구비하기는 하나, 이러한 추적 가스의 주입을 위한 디바이스들은 추적 가스의 확산을 촉진시켜서, 예를 들어 암모니아 같은 높은 점도(viscosity)를 갖는 추적 가스의 주입에 특히 적합하다는 점에서 바람직하다.
이 실시예에서, 추적 가스의 주입을 위한 각각의 디바이스(28)는, 일차 멤브레인(8)에 마련된, 도 7 및 8에 도시된, 홀(29)을 구비한다. 도시된 실시예에서, 홀(29)은 일차 멤브레인(8)의 주름진 금속 시트가 밀봉 방식으로 용접되고 일차 단열 배리어(6)의 일차 단열 패널(7)에 장착되는 금속 플레이트(30)를 관통하여 형성된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 커플링 부재(31)는 홀(29)의 주변에서 밀봉 방식으로 용접된 추적 가스의 소스에 연결된 파이프(18)에 결합되도록 마련된다. 또한, 홀(29)은 일차 단열 패널(7) 내에 마련된 하우징 내에 위치되고, 개구(29)로부터 하나 이상의 주입 파이프(33)(injection pipe)를 향해서 추적 가스를 이송할 수 있는 멀티루트 분배 부재(32)(multiroute distribution member)에 밀봉 방식으로 결합된다. 예시로서, 도 9에서, 멀티루트 분배 부재(32)는 2개의 정렬된 주입 파이프(33)에 결합된다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 각각의 주입 파이프(33)는 일차 단열 배리어(6)의 하나 이상의 일차 단열 패널(7)에 부착되고 탱크의 내부 방향으로 돌출된 일차 멤브레인(8)의 주름 중 하나 내로 연장한다. 각각의 주입 파이프(33)는 일 측에서, 주입 파이프(33)가 수용되는 주름, 및 타 측에서, 이 주름에 수직하는 주름 사이의 각각의 교차점(intersection)에서 하나 또는 2개의 드릴 홀(34)을 포함한다. 드릴 홀(34)은 주입 파이프(33)가 수용되는 주름에 수직하는 주름의 방향으로 배향되어(oriented) 가로지르는(traversed) 주름에 수직하는 일련의 주름들을 향해서 추적 가스를 이송할 수 있게 한다. 따라서, 추적 가스는 일차 멤브레인(8)의 주름 네트워크를 통해서 일차 단열 공간 안으로 확산된다.
도 7에서, 일 실시예에 따른 하부 벽(11)의 일차 단열 배리어 내 주입 파이프(33)의 배치가 보인다. 화살표들은 주입 파이프 내 마련된 드릴 홀(34)을 관통하여 추적 가스의 주입 방향을 나타낸다. 하나 이상의 주입 파이프(33)는 하부 벽(11)의 각각의 엣지를 따라서 위치되고, 2개의 주름 사이의 각각의 교차점에서, 인접한 탱크 벽을 향하여 겨냥되는(directed) 적어도 하나의 드릴 홀을 포함한다. 따라서 이러한 주입 파이프(33)는 추적 가스가 하부 벽(11)으로부터 다른 탱크 벽의 방향으로 확산되게 할 수 있다.
게다가, 도시된 실시예에서, 하부 벽(11)의 단열 배리어는 하부 벽(11)의 중앙 영역 내에 위치되고 탱크의 길이방향을 따라서 배향된 하부 벽(11)의 일차 멤브레인의 주름 내에 각각 위치된 하나 또는 두 시리즈의 주입 파이프(33)를 포함한다. 전술된 주입 파이프(33)는 주입 파이프(33)가 수용되는 주름 및 이 주름에 수직하는 주름 사이의 각각의 교차점에서, 2개의 반대되는 방향을 따라서 배향된 2개의 드릴 홀(34)을 포함한다.
추적 가스 확산의 모니터링
바람직하게, 추적 가스가 단열 공간을 통해서 확산될 때, 단열 공간 안으로 추적 가스의 확산이 모니터링된다.
이를 위해서, 추적 가스가 주입되는 단열 공간 내 존재하는 가스가 단열 공간을 덮는 멤브레인을 관통하여 설치된 복수 개의 가스 샘플링 디바이스에 의해서 샘플링된다. 각각의 샘플링 디바이스는 단열 공간의 대응하는 영역 내 추적 가스의 존재 및 농도를 확인 가능하게 하는, 질량 분석계 같은 분석 장치에 연결된다.
바람직하게, 적어도 하나의 가스 샘플링 디바이스는 각각의 탱크 벽(9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16) 상에 위치된다. 가스 샘플링 디바이스는 바람직하게 탱크 벽 사이의 코너 영역에 근접하게 위치되는데, 이 영역들은 이러한 영역 내 단열 배리어의 특정 구조에 의해서 추적 가스가 접근하기 가장 어렵기 때문이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 가스 샘플링 디바이스가 일차 멤브레인(8)을 관통하여 일차 단열 공간 내 가스를 샘플링하는 것에 대하여 설명된다.
도 12에 도시된 바와 같이, 일차 멤브레인(8)은, 2개의 인접한 금속 시트(38, 39) 사이의 이음부에, 용접이 없는 영역(40)(region devoid of welding)을 구비한다. 가스 샘플링 디바이스(35)는 도 13에 도시된, 밀봉 마스틱 비드(42)(leaktight mastic bead)를 사용하여 일차 멤브레인(8)과 결합되는, 커버 플레이트(41)를 포함한다. 마스틱 비드(42)는 용접 없는 영역(40)을 둘러싼다. 커버 플레이트(41)는 홀(43)을 구비하고 홀(43)의 주변에서 밀봉 방식으로 용접되는 관형 커플링(44)을 지지한다. 관형 커플링(44)은 분석 장치에 연결된 파이프에 결합되도록 마련된다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 가스 샘플링 디바이스(45)가 이차 멤브레인(5)을 관통하여 이차 단열 공간 내 가스를 샘플링하는 것에 대하여 설명된다. 가스 샘플링 디바이스(45)는 이차 멤브레인(5)을 관통하고 이차 단열 배리어(2)에 일차 단열 배리어(6)의 일차 단열 패널(7)의 부착을 담보하는 앵커링 부재에 의해서 가로지르도록 마련된 이차 멤브레인(5)의 영역 내에 위치된다. 샘플링 디바이스(45)는 분석 장치에 연결된 파이프에 밀봉 방식으로 결합되도록 마련된 연결 피스(47)(joining piece)를 구비하는 커플링 부재(46)를 포함한다. 커플링 부재는 또한 일차 단열 배리어(6)의 설치 동안에, 일차 단열 배리어(6)의 일차 단열 패널(7)의 앵커링 부재를 나중에 수용하도록 마련된 스레드 된 보링(49)(threaded boring) 안에 스크류되는 스레드 된 하부 로드(48)(threaded lower rod)를 구비한다. 스레드 된 보링(49)은 예를 들어 이차 단열 패널(3)에 부착되는 금속 플레이트(50) 내에 형성된다. 게다가, 커플링 부재(45)는 하부 로드(48) 상으로 스레드 되는 환형 밀봉 시일(52) 및 이차 멤브레인(5)의 하부 면에 대하여 환형 밀봉 시일(52)을 평평하게 하도록 구성된 숄더(51)(shoulder)를 구비하여 가스 샘플링 디바이스(45)의 밀봉을 담보한다. 커플링 부재(46)는 또한 일 측에서, 연결 피스(47)에 드러나고, 타 측에서, 이차 단열 공간 내에 드러나는 드릴 홀(53)을 구비한다.
추적 가스의 농도가 각각의 샘플링 영역에 대하여 최소 농도 임계치에 도달할 때, 용접의 밀봉도를 확인하는 단계가 수행될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 추적 가스의 농도가 최소 농도 임계치 이하인지를 결정하기 위해서, 용접의 누설을 확인하는 동안 샘플링 영역 내 추적 가스의 농도가 규칙적으로 모니터링된다. 그러한 경우에, 추적 가스의 농도가 최소 농도 임계치보다 다시 더 커지게 하기 위해서 추적 가스가 다시 단열 공간 내에 주입될 수 있다.
용접의 밀봉 확인
멤브레인(5, 8)의 용접 비드의 밀봉도를 확인하기 위해서, 도 15에 도시된 바와 같은 누설 검출 디바이스(54)(leak detection device)가 사용된다.
누설 검출 디바이스(54)는 검사될 용접 비드의 부분을 향하여, 멤브레인(5, 8)의 내면에 대하여 위치되도록 마련된 검출 후드(55)(detection hood)를 포함한다.
검출 후드(55)는 길쭉한 형상을 갖고 0.5 및 3m 사이, 예를 들어 1m의 길이를 갖는다.
도 16에 도시된 바와 같이, 검출 후드(55)는 서로 부착되고, 검사될 멤브레인(5, 8)과 함께, 검사될 용접 비드(62)의 부분을 향하여 위치된 밀봉 검출 챔버(61)(leaktight detection chamber)를 규정하도록 배치된, 단단한 중앙 코어(rigid central core; 59) 및 플렉시블 밀봉 시일(60)(flexible leaktightness seal)을 포함한다.
도 15로 돌아가서, 누설 검출 디바이스(54)는 또한 밀봉 검출 챔버(61)에 결합되어 추적 가스를 검출하게 하는 분석 장치(56)를 더 포함한다. 만약 분석 장치(56)가 임계치보다 큰 양의 추적 가스를 검출한다면, 검사된 용접 비드(62)의 부분에서 밀봉 결함(leaktightness defect)이 존재한다는 것으로 결론이 내려질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 분석 장치(56)는 질량 분석계(mass spectrometer)이다.
누설 검출 디바이스(54)는 또한 분석 장치(56)와 결합되는 진공 펌프(57)를 포함한다. 진공 펌프(57)는 일 측에서는 검출 후드(55)의 밀봉 검출 챔버에 결합되어, 밀봉 검출 챔버 내 부압을 생성할 수 있고, 타 측에서는 분석 장치(56)에 결합되어, 분석 장치(56)를 향해 밀봉 검출 챔버(61) 내 존재하는 가스를 이송시킬 수 있다.
진공 펌프(57)는 바람직하게 플렉시블한 파이프(58)를 통해서 검출 후드(55)에 연결된다. 파이프(58)는 중앙 코어(59) 내에 마련되고 밀봉 검출 챔버(61) 내에 드러나게 되는 채널에 결합된다.
도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 밀봉 시일(60)은 중앙 코어(59)의 형상에 매칭되는 케이싱(63) 및 케이싱(63)을 하방으로 연장시키는 주변 밀봉 립(64)(peripheral leaktightness lip)을 포함한다. 케이싱은 중앙 코어(59)의 상면을 덮는 보텀(bottom) 및 중앙 코어(59)의 주변에 매칭되는 주변 벽(74)(peripheral wall)을 구비한다. 보텀은 도시되지 않은 적어도 하나의 홀을 구비하고, 홀에 진공 펌프(57)에 연결된 파이프가 밀봉 방식으로 결합된다.
주변 밀봉 립(64)은 검출 후드(55)의 외부를 향해서 구부러지고, 이에 의해서 밀봉 검출 챔버(61)가 부압 하에 위치될 때, 멤브레인(5, 8)에 대하여 구부러지고(flexed) 평평하게 되도록(flattened) 구성된다. 다시 말해서, 주변 밀봉 립(64)은 L 형상을 갖는 섹션을 구비한다.
주변 밀봉 립(64)(peripheral leaktightness lip)의 외부를 향하여 구부러진 부분은 15 내지 40㎜의 수로 된 폭을 구비한다. 주변 밀봉 립(64)은 검사될 용접 비드를 따라서 멤브레인(5, 8)의 기하학 형상에 맞도록 형상화된다. 그 결과, 주변 밀봉 립(64)은 검출 후드(55)가 검사될 용접 비드(62)의 부분에 대하여 위치될 때 걸치도록(straddle) 마련되는, 멤브레인(5, 8)의 주름의 인덴테이션에 대응되는 형상을 갖는 인덴테이션(65)(indentation)을 구비한다.
밀봉 시일(60)은 바람직하게 20 및 50 사이의 쇼 A 경도(Shore A hardness)를 갖는 엘라스토머 재질로 마련된다. 예를 들어, 밀봉 시일은 폴리우레탄 엘라스토머, 실리콘, 니트릴(nitrile) 또는 Viton®이다.
도 18에 개략적으로 도시된 실시예에서, 검출 후드(55)는 검사될 멤브레인(8)에 대하여 주변 밀봉 립(64)을 평평하게 할 수 있는 클램핑 시스템(66)이 추가적으로 구비되어, 밀봉 검출 챔버(61)의 밀봉을 보장할 수 있다. 이 예시에서 클램핑 시스템(66)은 주변 밀봉 립(64)의 각각의 인덴테이션(65)에서 클램프(67)를 포함한다. 각각의 클램프(67)는 인덴테이션(65)의 어느 한 측에 개별적으로 위치되고 멤브레인(8)에 대하여 주변 밀봉 립(64)을 클램핑하는 수고를 적용하도록 구성된 2개의 브랜치(branch)를 포함한다. 바람직하게, 브랜치는 주름의 베이스에 근접한, 밀봉 멤브레인에 대하여 주변 밀봉 립(64)을 클램프 하도록 구성된다.
게다가, 도시된 실시예에서, 클램핑 시스템(67)은 추가적으로 검출 후드(55)의 길이방향 단부 각각에, 멤브레인(8)에 대하여 주변 밀봉 립(64)의 길이방향 단부들 중 하나를 평평하게 하도록 구성된 이동 가능한 핑거(68) (movable finger)를 포함한다.
도 22는 대안적인 실시예에 따른 밀봉 시일(60)을 도시한다. 밀봉 시일(60)의 형상은 주름이 탱크의 외부를 향해서 돌출되는 멤브레인(5)에 끼워지도록 된다. 그러한 멤브레인은, 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이 마크 Ⅴ 기술에 따른 이차 멤브레인(5)이다. 따라서, 주변 밀봉 립(64)은 멤브레인(5)의 주름 내부에 삽입되도록 마련된 돌출부(projection; 69) 내 영역을 포함한다.
용접 비드의 밀봉 결함을 검출하기 위한 절차는 다음과 같다.
제1 단계에서, 검출 후드(55)는 도 20에 도시된 바와 같이, 검사될 용접 비드(62)의 부분을 향하여 위치된다.
검출 후드(55)가 용접 비드(62)에 대하여 적절하게 중앙에 위치되어, 주변 밀봉 립(64)의 구부러진 부분의 2개의 측면 부분이 용접 비드(62)의 어느 한 측 상에 위치되는지를 확인하는 것이 바람직할 수 있다.
그런 다음 진공 펌프(57)가 작동 개시되어 밀봉 검출 챔버(61)를 부압 하에 위치시키고 용접 비드(62)의 결함 영역을 통하여 추적 가스의 이동을 촉진시킬 수 있다.
밀봉 검출 챔버(61) 내 압력이 압력 임계치(Pt) 이하를 지나자마자, 가스의 스트림(stream)이 밀봉 검출 챔버(61)로부터 분석 장치(56)를 향하여 이송되고, 추적 가스의 누설 비율(
Figure 112019004935016-pat00001
)이 최소 시간(Tm) 동안 측정된다. 그럼 다음 누설 비율(
Figure 112019004935016-pat00002
)이 임계치(
Figure 112019004935016-pat00003
)와 비교된다.
만약 누설 비율(
Figure 112019004935016-pat00004
)이 임계치(
Figure 112019004935016-pat00005
)보다 낮다면, 용접 비드(62)의 검사된 부분에 밀봉 결함이 존재하지 않는 것으로 결론 내려진다. 이러한 경우에, 검출 후드(55)는 용접 비드(62)의 인접한 부분을 향하여 위치되고, 2개의 부분들 사이에 제공된 오버랩이 연속적으로 검사되어, 용접 비드(62)의 밀봉이 용접 비드(62)의 전체 길이에 걸쳐서 검사되는 것을 보장할 수 있다.
반면, 누설 비율(
Figure 112019004935016-pat00006
)이 임계치(
Figure 112019004935016-pat00007
)보다 크거나 동일하다면, 용접 비드(62)의 검사된 부분에 밀봉 결함이 존재하는 것으로 결론 내려진다. 그런 다음 결함을 교정하기 위해서 교정하는 용접 측정(corrective welding measures)이 수행된다.
예시로서, 단열 공간 내 헬륨 농도가 20%로 되는 경우, 누설 비율이 이하에서 측정되는 압력 임계치는 50 및 1000㎩ 사이의 절대 압력(absolute), 예를 들어 100㎩의 절대 압력이고, 누설 비율을 측정하는 최소 기간은 5초이고 임계치(
Figure 112019004935016-pat00008
)는 1.0 x 10-6 Pa·m3·s-1로 된다.
도 21은 다른 실시예에 따른 누설 검출 디바이스(54)를 나타낸다. 이 실시예는 밀봉 검출 챔버(61) 및 분석 장치(56) 사이에 위치된 균질 챔버(homogenization chamber; 70)를 포함하고, 검출 후드(55)는 가스 주입구(71)를 포함한다는 점에서 전술된 실시예와 차이가 있다.
가스 주입구(71)에는 밀봉 검출 챔버(61)를 향하여 외기의 유동을 제공하거나 중단하게 할 수 있는 밸브가 구비된다. 균질 챔버(70)는 밀봉 검출 챔버(61)의 일단에 결합되는 반면, 가스 주입구(71)는 밀봉 검출 챔버(61)의 타 단에 결합된다.
누설 검출 디바이스의 작동 모드는 다음과 같다.
검출 후드(55)가 검사될 용접 비드(62)의 부분을 향하여 위치될 때, 가스 주입구(71)의 밸브는 폐쇄되고 밀봉 검출 챔버(61)를 부압 하에 위치시키기 위해 진공 펌프(57)가 작동 개시된다. 밀봉 검출 챔버(61) 내 압력이 압력 임계치(Pt) 이하를 지나자마자, 가스 주입구(71)의 밸브는 개방되고 밀봉 챔버 내 이미 존재하는 가스가 전부 균질 챔버(70)를 향해 전달된다. 균질 챔버(70)는 밀봉 검출 챔버(61)보다 큰 부피를 구비하고, 예를 들어 밀봉 검출 챔버(61) 내 존재하는 가스를 전부 정밀하게 흡입하는 것을 가능하게 하는 피스톤을 포함한다.
균질 챔버(71) 내 존재하는 가스는 이어서 추적 가스의 누설 비율(
Figure 112019004935016-pat00009
)을 검출하기 위해서 분석 장치(56)의 방향으로 전달된다.
그러한 실시예는 검출 후드(55) 내 추적 가스의 확산 시간을 감소시키게 해서 최소 측정 시간을 감소시킬 수 있다는 점에서 바람직하다. 이는 특히 검출 후드(55)가 매우 길어서 검출 후드(55)의 일단으로부터 타단으로 추적 가스를 이동시키기 위한 시간이 길어질 수 있을 때 및/또는 밀봉 검출 챔버(61) 내에 만연하는 부압이 불충분할 때 바람직하다.
본 발명은 몇몇의 구체적인 실시예를 참조하여 설명되었으나, 만약 본 발명의 범위 내에 포함된다면 이에 국한되지 않고 설명된 수단의 기술적 균등물 및 그것들의 조합을 모두 포함한다는 것은 매우 명백하다.
"포함한다(to comprise)" 또는 "포함한다(to include)"라는 동사 그리고 그것의 변형된 형태의 사용은 청구항 내 언급된 것들과 다른 요소 또는 다른 단계의 존재를 배제하지 않는다.
청구항에서, 괄호 내 모든 도면 부호는 청구항을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다.

Claims (17)

  1. 밀봉 및 열적 단열 탱크의 열적 단열 공간으로 추적 가스를 주입하는 방법에 있어서,
    상기 밀봉 및 열적 단열 탱크는 캐리어 구조체(4)에 부착된 복수 개의 탱크 벽(9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17)들에 의해 규정된 다면체 형상을 구비하고, 상기 탱크 벽들의 각각은 상기 캐리어 구조체(4)에 앵커링 된 단열 요소(3, 7)들을 포함하는 열적 단열 배리어(2, 6) 및 상기 열적 단열 배리어(2, 6)의 상기 단열 요소(3, 7)들에 대해 놓인 멤브레인(5, 8)을 포함하고, 각각의 탱크 벽의 열적 단열 배리어(2, 6)는 다른 탱크 벽들의 열적 단열 배리어와 연통하며 열적 단열 공간을 함께 규정하고, 상기 복수 개의 탱크 벽들은 하부 벽(11)을 포함하고,
    상기 방법은, 상기 하부 벽(11)의 멤브레인(5, 8)을 통과하고 상기 하부 벽(11)의 열적 단열 배리어(2, 6)에서 드러나는 추적 가스의 주입을 위한 적어도 하나의 디바이스(19, 28)에 의해 상기 열적 단열 공간으로 추적 가스를 주입하는 단계를 포함하고,
    추적 가스의 주입을 위한 적어도 하나의 디바이스(19)에 의해 추적 가스를 주입하는 단계 이전에, 리프팅 툴(25)이 상기 하부 벽(11)의 상기 열적 단열 배리어(2, 6) 및 멤브레인(5, 8) 사이에 삽입되도록 상기 멤브레인(5, 8)은 상기 멤브레인(5, 8)에 형성된 홀(20)을 통해 리프팅 툴(25)을 도입함으로써 추적 가스의 주입을 위한 디바이스(19)의 영역에서 상기 열적 단열 배리어(2, 6)로부터 탈착되는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 추적 가스는 헬륨, 암모니아 및 질소와 분자 수소의 혼합물로부터 선택되는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하부 벽(11)은 2개의 대칭축을 갖는 직사각형 형상을 구비하고, 상기 2개의 대칭축은 상기 하부 벽의 4개의 영역들의 범위를 정하고,
    상기 추적 가스는 상기 하부 벽(11)의 상기 멤브레인(5, 8)을 각각 통과하며 상기 하부 벽(11)의 열적 단열 배리어에서 드러나는 추적 가스의 주입을 위한 적어도 4개의 디바이스(19, 28)들에 의해 주입되고, 상기 하부 벽의 4개의 영역들의 각각에는 상기 추적 가스의 주입을 위한 4개의 디바이스(19, 28)들 중 하나의 디바이스가 구비되는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 추적 가스의 주입을 위한 디바이스(19, 28) 또는 각각의 디바이스는 상기 멤브레인(5, 8)에 형성된 홀(20, 29)의 주변에서 상기 하부 벽(11)의 멤브레인(5, 8)에 밀봉 방식으로 용접된 커플링 부재(22, 31)를 포함하고, 상기 커플링 부재(22, 31)는 추적 가스의 소스(source)에 연결된 파이프(18)와 결합되는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 리프팅 툴(25)은 상기 멤브레인(5, 8)에 형성된 홀(20) 및 커플링 부재(22)를 통해 도입되고, 상기 리프팅 툴(25)의 후크(27)가 상기 하부 벽(11)의 상기 열적 단열 배리어(2, 6) 및 멤브레인(5, 8) 사이에 삽입되도록 위치되는 방법.
  6. 밀봉 및 열적 단열 탱크의 멤브레인의 밀봉도를 검사하는 방법에 있어서,
    상기 밀봉 및 열적 단열 탱크는 캐리어 구조체(4)에 부착된 복수 개의 탱크 벽(9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17)들에 의해 규정된 다면체 형상을 구비하고, 상기 탱크 벽들의 각각은 상기 캐리어 구조체(4)에 앵커링 된 단열 요소(3, 7)들을 포함하는 열적 단열 배리어(2, 6) 및 상기 열적 단열 배리어(2, 6)의 상기 단열 요소(3, 7)들에 대해 놓인 멤브레인(5, 8)을 포함하고, 탱크 벽들의 상기 열적 단열 배리어(2, 6)들은 서로 연통하며 열적 단열 공간을 함께 규정하고, 상기 복수 개의 탱크 벽들은 하부 벽(11)을 포함하고,
    상기 방법은
    - 상기 열적 단열 공간으로 추적 가스를 주입하기 위해 제1항 또는 제2항에 따른 추적 가스를 주입하는 방법을 수행하는 단계;
    - 일 측에서 밀봉 검출 챔버(61)에 결합되고 타 측에서 분석 장치(56)에 결합되는 진공 펌프(57) 및 밀봉 검출 챔버(61)를 멤브레인(5, 8)과 함께 규정하도록 구성된 검출 후드(55)를 포함하는 누설 검출 디바이스(54)를 제공하는 단계;
    - 상기 열적 단열 공간의 맞은편의 멤브레인(5, 8)의 면에 대해 상기 검출 후드(55)를 위치시키는 단계 - 검사될 용접 비드(62)의 일부를 향하여 밀봉 검출 챔버(61)가 위치되도록 상기 검출 후드(55)가 위치됨 -;
    - 상기 진공 펌프(57)를 사용하여 부압 하에서 상기 검출 챔버(61)를 배치하는 단계;
    - 상기 분석 장치(56)를 향해 상기 밀봉 검출 챔버(61)에 존재하는 가스상을 이송하는 단계; 및
    - 상기 분석 장치(56)를 사용하여 상기 가스상을 분석하고 상기 가스상에서의 추적 가스의 농도를 대표하는 변수를 전달하는 단계;
    를 포함하는 멤브레인의 밀봉도를 검사하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 검출 후드(55)는 중앙 코어(59) 및 밀봉 시일(60)을 포함하고, 상기 중앙 코어(59) 및 밀봉 시일(60)은 서로 부착되며 상기 검출 챔버(61)를 상기 멤브레인(5, 8)과 함께 규정하기 위해 배열되는 멤브레인의 밀봉도를 검사하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 밀봉 시일(60)은 상기 중앙 코어(59)에 부착된 케이싱(63) 및 상기 케이싱(63)을 연장시키는 주변 밀봉 립(64)을 포함하는 멤브레인의 밀봉도를 검사하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 주변 밀봉 립(64)은 상기 검출 후드(55)의 외측을 향해 구부러지고, 상기 검출 챔버(61)가 부압 하에 배치될 때 상기 멤브레인(5, 8)에 대해 구부러지고 평평하게 되기 위해 구성되는 멤브레인의 밀봉도를 검사하는 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 용접 비드(62)의 상기 일부는 상기 멤브레인의 적어도 하나의 주름에 의해 가로지르고, 주변 밀봉 립(64)은 상기 주름의 기하학 형상에 맞게 하기 위해 형상화되는 멤브레인의 밀봉도를 검사하는 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    멤브레인(8)의 적어도 하나의 주름은 상기 탱크의 내부를 향해 돌출하고, 상기 주변 밀봉 립(64)은 상기 주름의 형상에 대응하는 형상을 구비하는 적어도 2개의 인덴테이션(65)들을 포함하고, 상기 인덴테이션(65)들이 상기 주름에 걸치도록 상기 검출 후드(55)가 상기 멤브레인(8)에 대해 위치되는 멤브레인의 밀봉도를 검사하는 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 멤브레인(5, 8)의 적어도 하나의 주름은 상기 탱크의 외부를 향해 돌출하고, 상기 주변 밀봉 립(64)은 상기 주름의 형상에 대응하는 형상을 구비하는 돌출부(69)에서의 적어도 2개의 영역들을 포함하고, 돌출부에서의 상기 영역들이 상기 주름으로 삽입되도록 상기 검출 후드(55)가 멤브레인(5)에 대해 위치되는 멤브레인의 밀봉도를 검사하는 방법.
  13. 제6항에 있어서,
    밀봉 시일(60)은 20 및 50 사이의 쇼 A 경도를 구비하는 엘라스토머 재질로 만들어지는 멤브레인의 밀봉도를 검사하는 방법.
  14. 제6항에 있어서,
    상기 검출 후드(55)는 멤브레인(8)에 대해 주변 밀봉 립(64)을 평평하게 할 수 있는 클램핑 시스템(66)이 구비되고, 부압 하에서 상기 검출 챔버(61)를 배치하는 단계 이전에, 상기 검출 챔버(61)의 밀봉을 보장하도록 상기 클램핑 시스템(66)이 작동되는 멤브레인의 밀봉도를 검사하는 방법.
  15. 제6항에 있어서,
    상기 검출 챔버(61)는 50Pa 및 1000Pa 사이의 절대 압력값보다 낮은 부압 하에서 배치되는 멤브레인의 밀봉도를 검사하는 방법.
  16. 제6항에 있어서,
    상기 누설 검출 디바이스는 상기 검출 챔버(61) 및 상기 분석 장치(56) 사이에 위치된 균질 챔버(70)를 더 포함하고, 상기 검출 후드(55)는 밸브가 구비된 가스 주입구(71)를 포함하고, 상기 균질 챔버(70) 및 상기 가스 주입구(71)는 상기 검출 챔버(61)의 2개의 맞은편 단부들에 결합되고, 상기 가스 주입구(71)의 밸브는 부압 하에서 검출 챔버(61)를 배치하는 동안 폐쇄되고,
    상기 검출 챔버(61)에 존재하는 가스상을 이송하는 단계는
    - 상기 가스 주입구(71)의 밸브를 개방하고 상기 검출 챔버(61)에 존재하는 가스상을 상기 균질 챔버(70)로 이송하는 단계; 및
    - 상기 균질 챔버(70)로부터 상기 분석 장치(56)를 향해 가스상을 이송하는 단계;
    를 포함하는 멤브레인의 밀봉도를 검사하는 방법.
  17. 제6항에 있어서,
    상기 열적 단열 공간으로 추적 가스의 확산이 모니터링 되는 멤브레인의 밀봉도를 검사하는 방법.
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