KR102508589B1 - 1차적 용기를 위한 파손 지시 보충적 용기 - Google Patents

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Abstract

시스템(10)이, 가압 유체의 공급원(16), 공급원(16)과 유체 소통 상태로 배치되는 1차적 압력 용기(12), 및 공급원(16)과 유체 소통 상태로 그리고 1차적 압력 용기(12)와 유체 소통 상태로 배치되는 보충적 압력 용기(18)를 포함한다. 1차적 압력 용기(12)는, 제1 예상 수명 기간을 가지며, 그리고 제1 구조적 특성을 구비한다. 보충적 압력 용기(18)는, 제1 예상 수명 기간보다 더 짧은 제2 예상 수명 기간을 가지며, 그리고 제2 구조적 특성을 구비한다. 방법이, 1차적 압력 용기(12)의 임박한 파손을 예측하기 위해 보충적 압력 용기(18)를 사용한다. 방법은, 1차적 압력 용기(12)를 가압 유체의 공급원(16)에 연결하는 것, 보충적 압력 용기(18)를 상기 공급원(16)과 그리고 상기 1차적 압력 용기(12)와 유동적으로 연결하는 것, 및 1차적 압력 용기(12)의 파손이 발생하기 이전에, 보충적 압력 용기(18)를 자체의 파손을 야기하기 위해 제1 피로 하중에 노출시키는 것을 포함한다.

Description

1차적 용기를 위한 파손 지시 보충적 용기
압력 용기들은, 예를 들어, 수소, 산소, 천연 가스, 질소, 프로판 및 다른 연료들과 같은, 다양한 기체들 또는 유체들을 압력 하에서 수용하기 위해, 통상적으로 사용된다.
일반적으로, 압력 용기들은, 임의의 크기 또는 구성의 것일 수 있다. 용기들은, 무겁거나 또는 가벼울 수 있거나, 단일-용도(예를 들어, 1회용)일 수 있거나, 재사용 가능할 수 있거나, 고압(예를 들어, 50 psi 초과)에 종속될 수 있거나, 저압(예를 들어, 50 psi 미만)에 종속될 수 있거나, 또는 예를 들어, 높은 온도 또는 극저온에서 유체들을 저장하기 위해 사용될 수 있다.
적당한 압력 용기 외피 재료들은, 강철과 같은 금속들; 또는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지에 의해 함께 접합되는 감겨진 유리섬유 필라멘트들 또는 다른 합성 필라멘트들의 적층된 층들로 형성될 수 있는, 복합재료들을 포함한다. 라이너 또는 주머니(bladder)가 흔히, 용기를 밀봉하기 위해 압력 용기 외피 내부에 배치되며, 그로 인해 유체 투과 장벽으로서 역할을 하도록 한다.
일반적으로, 압력 용기들은, 제한된 수명을 가지며 그리고, 파손이 치명적일 수 있으며 그리고 손상이나 부상을 초래할 수 있음에 따라, 파손되기 이전에, 사용처로부터 압력 용기를 제거하는 것이 바람직하다. 주기적 피로 및 정적 피로(응력 파열) 양자 모두가, 압력 용기들의 피로 하중에, 그리고 그에 따라 압력 용기들의 파손에, 기여한다. 압력 용기의 달력 수명 또는 특정 압력 범위(예를 들어, 거의 비어 있는 상태부터 가득 찬 상태까지)에 걸친 피로 사이클의 개수가, 용기를 사용처로부터 제거할 시기를 결정하기 위해 통상적으로 사용된다. 그러나, 일부 적용들에서, 압력 용기에 적용되는 사이클의 개수 및 압력 범위들은, 일관적이지 않거나 및/또는 알려지지 않는다. 부가적으로, 주기적 피로 수명과 정적 피로 수명 사이의 상호 작용이, 잘 이해되지 않는다. 사이클링의 효과들은, 알지 못하는 방식으로, 압력 용기가 사이클링 없이 최대 압력에서 소비하는 지속시간의 효과들과, 조합된다.
용기 수명의 수학적 예측이 통상적으로, 압력 용기의 피로 수명을 평가하기 위해 사용된다. 이는, 사이클의 개수가, 집계되거나 추정된 다음, 평균 응력 레벨과 응력 범위에 의해 분류되는 것을, 요구한다. 이러한 사이클들은, 잔존 용기 수명을 추정하기 위해, 동등한 개수의 최대-범위 사이클들과 조합된다. 이때, 이러한 정보를 정적 피로와 어떻게 조합할 지가, 결정되어야만 한다. 불확실성들이, 사이클들의 계산 및 추정에, 사이클 효과들을 조합하는 것에, 압력 용기의 예측되는 총 수명 및 잔존 수명을 평가하는 것에, 내재된다.
하나의 양태에서, 본 개시는, 가압 유체의 공급원, 공급원과 유체 소통 상태로 배치되는 1차적 압력 용기, 및 공급원과 유체 소통 상태로 그리고 1차적 압력 용기와 유체 소통 상태로 배치되는 보충적 압력 용기를 포함하는, 시스템을 설명한다. 1차적 압력 용기는, 제1 예상 수명 기간을 가지며, 그리고 제1 구조적 특성을 구비한다. 보충적 압력 용기는, 제1 예상 수명 기간보다 더 짧은 제2 예상 수명 기간을 가지며, 그리고 제2 구조적 특성을 구비한다.
다른 양태에서, 본 개시는, 1차적 압력 용기의 임박한 파손을 예측하기 위해 보충적 압력 용기를 사용하는 방법을 설명한다. 방법은, 1차적 압력 용기를 가압 유체의 공급원에 유동적으로 연결하는 것, 보충적 압력 용기를 상기 공급원과 유체 소통 상태로 그리고 상기 1차적 압력 용기와 유체 소통 상태로 유동적으로 연결하는 것, 및 1차적 압력 용기의 파손이 발생하기 이전에, 보충적 압력 용기를 자체의 파손을 야기하기 위해 제1 피로 하중에 노출시키는 것을 포함한다.
본 개시는, 다양한 조합으로, 장치 형태로 또는 방법 형태로, 뒤따르는 목록의 항목들에 의해 또한 특징지어질 수 있을 것이다:
[항목 1] 시스템으로서:
가압 유체의 공급원;
상기 공급원과 유체 소통 상태로 배치되는 1차적 압력 용기로서, 제1 예상 수명 기간을 가지며 그리고 제1 구조적 특성을 구비하는 것인, 1차적 압력 용기; 및
상기 공급원과 유체 소통 상태로 그리고 상기 1차적 압력 용기와 유체 소통 상태로 배치되는 보충적 압력 용기로서, 제1 예상 수명 기간보다 짧은 제2 예상 수명 기간을 가지며 그리고 제2 구조적 특성을 구비하는 것인, 보충적 압력 용기
를 포함하는 것인, 시스템.
[항목 2] 제1 항목에 있어서, 상기 보충적 압력 용기는, 상기 1차적 압력 용기보다 작은 것인, 시스템.
[항목 3] 제1 항목 또는 제 2항목에 있어서, 상기 제2 구조적 특성은, 상기 보충적 압력 용기가 약화부(weakness)에서 파손되도록 구성되는, 약화부인 것인, 시스템.
[항목 4] 제1 항목 내지 제 3항목 중 어느 한 항목에 있어서:
제1 구조적 특성은, 제1 재료이며; 그리고
제2 구조적 특성은, 제1 재료와 상이한 제2 재료인 것인, 시스템.
[항목 5] 제4 항목에 있어서:
제1 재료는, 탄소 섬유 복합재료이며; 그리고
제2 재료는, 아라미드 섬유 복합재료인 것인, 시스템.
[항목 6] 제1 항목 내지 제 5항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 보충적 압력 용기는, 상기 공급원에 대해 1차적 압력 용기와 병렬로 배치되는 것인, 시스템.
[항목 7] 제1 항목 내지 제 6항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 보충적 압력 용기는, 상기 공급원과 1차적 압력 용기 사이에 직렬로 배치되는 것인, 시스템.
[항목 8] 제1 항목 내지 제 7항목 중 어느 한 항목에 있어서, 자체의 내부 공간 내에서 상기 보충적 압력 용기를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성되는, 수납 구조물을 더 포함하는 것인, 시스템.
[항목 9] 제8 항목에 있어서, 상기 보충적 압력 용기의 파손을 지시하는 상기 내부 공간의 물리적 조건을 검출하도록 구성되는, 센서를 더 포함하는 것인, 시스템.
[항목 10] 제9 항목에 있어서, 상기 센서와 통신 상태에 놓이는, 컨트롤러를 더 포함하는 것인, 시스템.
[항목 11] 제10 항목에 있어서, 상기 컨트롤러와 통신 상태에 놓이는, 지시 디바이스를 더 포함하는 것인, 시스템.
[항목 12] 제10 항목 또는 제11 항목에 있어서, 상기 공급원과 1차적 압력 용기 사이에 배치되는 밸브로서, 상기 컨트롤러와 통신 상태에 놓이는 것인, 밸브를 더 포함하는 것인, 시스템.
[항목 13] 1차적 압력 용기의 임박한 파손을 예측하기 위해 보충적 압력 용기를 사용하는 방법으로서:
1차적 압력 용기를 가압 유체의 공급원에 유동적으로 연결하는 것;
보충적 압력 용기를 상기 공급원과 유체 소통 상태로 그리고 상기 1차적 압력 용기와 유체 소통 상태로 유동적으로 연결하는 것; 및
1차적 압력 용기의 파손이 발생하기 이전에, 상기 보충적 압력 용기를 자체의 파손을 야기하기 위해 제1 피로 하중에 노출시키는 것
을 포함하는 것인, 방법.
[항목 14] 제13 항목에 있어서,
수납 구조물의 내부 공간 내에서 상기 보충적 압력 용기를 적어도 부분적으로 둘러싸는 것; 및
상기 내부 공간의 물리적 조건의 값을 감지하는 것
을 더 포함하는 것인, 방법.
[항목 15] 제14 항목에 있어서,
감지된 값을 컨트롤러에 전송하는 것; 및
상기 감지된 값의 함수에 따라, 상기 보충적 압력 용기의 파손이 발생했는지를 결정하는 것
을 더 포함하는 것인, 방법.
[항목 16] 제15 항목에 있어서, 상기 컨트롤러로부터 지시 디바이스로 신호를 중계하여 상기 지시 디바이스를 활성화함으로써, 상기 보충적 압력 용기의 파손을 사용자에게 알리는 것을 더 포함하는 것인, 방법.
[항목 17] 제15 항목 또는 제16 항목에 있어서, 상기 공급원으로부터 상기 1차적 압력 용기로의 유체 유동을 정지시키기 위해, 상기 컨트롤러로부터 밸브로 신호를 중계하는 것을 더 포함하는 것인, 방법.
[항목 18] 제13 항목 내지 제 17항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 1차적 압력 용기를 상기 제1 피로 하중보다 낮은 제2 피로 하중에 노출시키는 것을 더 포함하는 것인, 방법.
이러한 개요는, 아래의 상세한 설명에서 추가로 설명되는, 단순화된 형태의 개념들을 소개하기 위해 제공된다. 이러한 개요는, 개시되는 또는 청구되는 대상의 핵심 특징들 또는 본질적인 특징들을 식별하도록 의도되지 않을 뿐만 아니라, 개시되는 또는 청구되는 대상에 대한 각각의 개시된 실시예 또는 모든 구현을 설명하도록 의도되지도 않는다. 구체적으로, 하나의 실시예에 대해 본 명세서에 개시되는 특징들은, 다른 실시예들에 동등하게 적용될 수 있을 것이다. 더불어, 이러한 개요는, 청구되는 대상의 범위를 결정하는데 도움을 주기 위해 사용되도록 의도되지 않는다. 많은 다른 신규의 이점들, 특징들, 및 관계들이, 본 설명이 진행됨에 따라, 명백해질 것이다. 뒤따르는 도면들 및 설명은, 예시적인 실시예들을 더욱 구체적으로 예시한다.
개시된 대상은, 동일한 구조물 또는 시스템 요소들이, 여러 도면들 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호들에 의해 지시되는, 첨부 도면들을 참조하여 추가로 설명될 것이다.
도 1은, "티(tee)" 커넥터에 의해 유체 공급원에 병렬로 연결되는 압력 용기 및 보충적 지시 압력 용기를 포함하는, 예시적 시스템에 대한 개략도를 도시한다.
도 2는, 유체 공급원에 대해 보충적 용기와 일렬로(예를 들어, 직렬로) 연결되는 압력 용기를 포함하는, 예시적 시스템에 대한 개략도를 도시한다.
도 3은, 센서들 및 컨트롤러와의 통신 상태에서 수납 구조물에 의해 둘러싸이는 보충적 용기와 일렬로(예를 들어, 직렬로) 연결되는 압력 용기를 포함하는, 예시적 시스템에 대한 개략도를 도시한다.
도 4는, "티" 커넥터에 의해 유체 공급원에 병렬로 연결되는 복수의 압력 용기 및 보충적 지시 용기를 포함함과 더불어, 보충적 용기는 적어도 부분적으로 수납 구조물에 의해 둘러싸이는 것인, 예시적 시스템에 대한 개략도를 도시한다.
비록 이상에 식별되는 도면들이 개시되는 대상의 하나 이상의 실시예를 기술하지만, 다른 실시예들이, 본 개시에 언급되는 바와 같이, 또한 예상된다. 모든 경우에서, 본 개시는, 대표로 그러나 한정은 아닌 것으로, 개시되는 대상을 제시한다. 본 개시의 원리의 범위 이내에 속하는, 수많은 다른 수정들 및 실시예들이, 당업자에 의해 고안될 수 있다는 것이, 이해되어야 한다.
도면들은, 축척대로 작도되지 않을 수 있을 것이다. 특히, 일부 특징부들은, 명료함을 위해 다른 특징부들에 비해 확대될 수 있을 것이다. 더불어, 위에, 아래에, 상부에, 하부에, 상측에, 바닥측에, 측부에, 우측에, 좌측에, 등과 같은, 용어들이 사용되는 경우, 이들은 단지 설명을 이해하는 것에 대한 용이함을 위해 사용된다는 것이, 이해되어야 한다. 구조물들이 달리 지향될 수 있다는 것이 예상된다.
본 개시는, 파손되기 이전에 사용처로부터의 용기의 선제적 제거를 허용하도록, 용기 파손을 예측하는 것이, 바람직하다는 것을 인식한다. 예시적인 실시예에서, 1차적 압력 용기가 자체의 사용 가능한 수명의 종점에 접근하고 있는 시기를 결정하기 위해, 보충적 압력 용기가, 사용된다. 그에 따라, 개시되는 시스템들 및 방법들은, 사용자가 1차적 압력 용기의 임박한 파손을 예측하는 것을 허용한다. 예시적인 실시예에서, 보충적 압력 용기는, 1차적 압력 용기의 구조적 특성 및 재료적 특성에 특유한, 파손 지시기로서 역할을 한다. 예시적인 실시예에서, 보충적 압력 용기는, 1차적 압력 용기의 예상되는 수명의 사전 결정된 퍼센트에서 파손되도록 설계된다.
도 1은, 공급 라인(14)에 연결되는 (예를 들어, 유체 소통 상태에 놓이는) 1차적 압력 용기(12)를 포함하는, 압력 용기 파손 지시 시스템(10a)의 예시적 실시예에 대한 개략도를 도시한다. 공급 라인(14)은, 예를 들어, 금속 및/또는 중합체 도관 또는 튜브일 수 있을 것이다. 압력 용기(12)는, 압력 하에서 액체상 또는 기체상 유체를 수용하도록 구성되며, 그리고 금속, 중합체 및/또는 복합재료 구성을 포함한다. 적당한 금속들이, 예를 들어, 스테인리스 강 및 니켈 합금들을 포함한다. 적당한 복합재료들이, 예를 들어, 유리섬유 또는 탄소 섬유를 포함한다. 공급 라인(14)은, 압력 용기(12)의, 압력 용기(12)가 그와 더불어 채워지는 유체를 제공하는, 가압 유체의 공급원(16)과의 유체 소통을 허용한다. 예시된 실시예에서, 보충적 압력 용기(18)는, 공급원(16)에 대해 1차적 압력 용기(12)와 병렬로 배치된다. 전형적으로, 압력 용기(12)는, 압력 용기(12)의 보스부(13)를 통해 라인(14)에 연결되지만, 라인(14) 내의 유체가 압력 용기(12) 안팎으로 유동하는 것을 허용하는 임의의 연결 메커니즘이, 사용될 수 있을 것이다.
예시된 실시예에서, 보충적 압력 용기(18)가, 공급 라인(14)을 통해 유체 공급원(16)에 연결된다. 보충적 압력 용기(18)는, 보충적 압력 용기의 보스부(15)를 통해, 또는 임의의 다른 유용한 연결 메커니즘을 통해 연결될 수 있을 것이다. 보충적 압력 용기(18)는, 1차적 압력 용기(12)와 실질적으로 동일한 작동 조건에 종속될 때, 압력 용기(12) 이전에 보충적 압력 용기(18)가 파손되도록, 설계된다. 시스템(10)의 예시적 실시예에서, 보충적 압력 용기(18)는, 보충적 압력 용기(18)의 파손이 압력 용기(12)의 임박한 파손을 알리는 것을 허용하는 양만큼의 압력 용기(12)의 예상되는 파손 시간보다 작은, 사전 결정된 파손 시간(예를 들어, 예상 수명 기간)을 갖도록 설계될 수 있을 것이다. 예를 들어, 보충적 압력 용기(18)는, 더 얇거나 또는 더 약한 벽들을 구비할 수 있으며, 또는 (예를 들어, 특정 영역 또는 전체에서) 1차적 압력 용기(12)와 상이한 재료들로 이루어질 수 있을 것이다. 하나의 실시예에서, 보충적 압력 용기(18)는, 1차적 압력 용기(12)가 파손되기 이전에 더 높은 피로 하중을 견디도록 설계되는 가운데, 자체의 피로를 야기하기 위한 피로 하중에 노출된다. 그러한 피로 하중은, 예를 들어, 보충적 압력 용기(18)의 구조적 무결성이 파손을 야기하기 충분할 정도로 손상되기 이전에, 압력 사이클의 개수 및/또는 하나 이상의 정적 압력에서의 지속 시간에 의해 정의될 수 있을 것이다.
예시적인 실시예에서, 보충적 압력 용기(18)는, 1차적 압력 용기(12)와 유사하게, 복합재료, 중합체 및/또는 금속 구성의 압력 용기로서 설계된다. 1차적 압력 용기(12)와 유사한 재료들 및 구성의 보충적 용기(18)를 사용함에 의해, 유사한 수명이 예상될 수 있다. 일부 경우에, 보충적 압력 용기(18)의 재료들 및/또는 구성은, 1차적 압력 용기(12)의 재료들 및/또는 구성과 실질적으로 합치하지만; 보충적 용기(18)는, 보충적 용기(18)가 작동 용기 또는 1차적 용기(12) 이전에 파손되도록 야기하는, 1차적 압력 용기(12)보다 더 높은 응력 레벨에 종속된다. 예를 들어, 1차적 용기(12)는, 제1 양의 수지 보강 복합 섬유에 의해 둘러싸일 수 있는 가운데, 보충적 용기(18)는, 1차적 용기(12) 및 보충적 용기(18)의 상대적인 크기와 같은 고려 인자들을 고려하여, 제1 양보다 유효하게 적은 제2 양의 수지 보강 복합 섬유에 의해 둘러싸일 수 있을 것이다. 1차적 용기(12) 및 보충적 용기가 동일한 하중에 종속되기 때문에, 보충적 용기(18) 상의 응력은, 외피 구성에 관한 차이점으로 인해 1차적 용기(12)에 의해 경험되는 응력보다 더 높을 것이다.
1차적 압력 용기(12)의 재료 및/또는 구성과 비교되는 보충적 압력 용기(18)의 재료 및/또는 구성(예를 들어, 구조적 특성)에 관한 다른 차이점이 사용될 수 있으며, 따라서 보충적 압력 용기(18)의 기대 수명이, 동일한 작동 조건 하에서 1차적 압력 용기(12)의 기대 수명보다 더 짧은 것이, 예상된다. 이러한 경우들에서, 보충적 압력 용기(18)는, 심지어 보충적 압력 용기(18)가 1차적 압력 용기(12)와 비교하여 동일한 피로 하중에 종속될 때에도, 1차적 압력 용기(12) 이전에 파손되도록 설계된다. 예를 들어, 보충적 압력 용기(18) 및 1차적 압력 용기(12)는, 상이한 재료들로 구성될 수 있으며, 보충적 압력 용기(18)의 재료는, 피로 파손에 더욱 민감할 수 있을 것이다. 하나의 실시예에서, 압력 용기(12)는, 탄소 섬유 복합재료를 포함하며, 그리고 보충적 압력 용기(18)는, 아라미드 섬유 복합재료를 포함한다.
다른 예에서, 보충적 압력 용기(18)는, 보충적 압력 용기(18) 상의 임의의 개소에서 발생하기 이전에 기계적 파손이 개시될 수 있는 곳인, 노치 또는 디봇(divot)과 같은, 적어도 하나의 약화부(20)를 구비할 수 있을 것이다. 예를 들어, 보충적 압력 용기(18)의 나머지 부분보다 파손에 더욱 민감한 약화부를 제공하도록, 상이한 두께, 조성, 구조, 부식에 대한 민감성, 또는 다른 특성을 구비하는, 압력 용기(18)의 영역과 같은, 임의의 약화부(20)가, 사용될 수 있다는 것이, 예상된다. 그에 따라, 약화부(20)는, 보충적 압력 용기(18)가 약화부(20)에서 파손되도록, 구성된다.
전형적으로, 보충적 압력 용기(18)는, 작동 압력 용기 또는 1차적 압력 용기(12)보다 더 작다. 시스템(10)의 예시적 실시예에서, 보충적 압력 용기(18)는, 1차적 압력 용기(12)보다 더 작은 체적의 유체를 수용하도록 구성된다. 이러한 크기 설정은, 비용 절약 및 시스템(10) 내에서의 보충적 압력 용기(18)의 배치의 용이함을 야기한다. 예시적인 1차적 압력 용기(12) 및 보충적 압력 용기(18)의 형성에 관련한 세부사항은, 참조로 본 명세서에 통합되는, "필라멘트 감는 프로세스 및 장치"로 명칭이 부여된 미국 특허 제4,838,971호 및 "필라멘트 감김 용기들"로 명칭이 부여된 미국 특허 제4,369,894호에 개시된다.
시스템(10)의 예시적 실시예에서, 보충적 압력 용기(18)는, 1차적 압력 용기(12) 및 유체 공급원(16)과 유체 소통 상태에 놓이도록 "티" 커넥터(19) 상에서 공급 라인(14)에 병렬로 연결될 수 있을 것이다. 대안적으로, 도 2의 시스템(10b)에 도시된 바와 같이, 보충적 압력 용기(18)는, 유체 공급원(16)으로부터의 가압 유체의 압력 용기(12) 안팎으로의 유동과 일렬로 놓이도록 (따라서, 보충적 압력 용기(18) 및 1차적 압력 용기(12)가 직렬로 정렬되도록), 공급 라인(14)에 연결될 수 있을 것이다. 이러한 실시예에서, 유체는, 압력 용기(12) 안팎으로 보충적 용기(18)를 통해 유동한다. 보충적 용기(18), 압력 용기(12), 및 유체 공급원(16)이, 보충적 용기(18)가 압력 용기(12)와 실질적으로 동등한 작동 조건에 노출되는, 임의의 구성으로 연결될 수 있다는 것이, 예상된다.
도 3에 도시된 시스템(10c)의 다른 예시적 실시예에서, 보충적 압력 용기(18)는, 수납 구조물(22)의 내부 공간(38) 내에 둘러싸인다. 수납 구조물(22)은 1차적 압력 용기의 어느 부분도 둘러싸지 않을 수 있다. 보충적 압력 용기(18)의 손상 시, 임의의 결과적으로 생성되는 파편 및 누출되는 유체가, 수납 구조물(22)의 내부 공간(38) 내에 포획된다. 수납 구조물(22)은, 보충적 압력 용기(18)의 시각적 검사가 그를 통해 실행될 수 있는 것인, 창문(30) 또는 다른 투명 부분을 구비할 수 있을 것이다. 센서(들)(24)가, 수납 구조물(22) 내에 또는 상에 장착될 수 있으며, 그리고 수납 구조물(22)의 내부 공간(38) 내의 조건(들)을 검출하도록 구성될 수 있을 것이다. 센서들(24)은, 예를 들어, 온도, 압력, 음향학적 방출, 또는 전도성, 또는 보충적 압력 용기(18)의 파손에 대한 임의의 다른 지시 인자와 같은, 내부 공간(38) 내의 물리적 조건들(및 이들의 변화들)을 검출하도록 구성될 수 있을 것이다. 센서들(24)은, 통신선(32)을 통해 컨트롤러(26)에 연결될 수 있을 것이다.
논의의 용이함을 위해, 예를 들어, 공지의 프로세서들, 마이크로프로세서들, 마이크로컨트롤러들, 및 프로그램 가능한 논리 컨트롤러들(PLC)을 포함할 수 있는, 컴퓨터 컨트롤러(26)를 참조하게 될 것이다. 컨트롤러(26)는, 소프트웨어를 구동하며 그리고 그로 인해, 통신선들(32)을 통해, 센서(들)(24), 지시기(28), 밸브(34), 및 임의의 다른 외부 장치들과 같은, 외부 장치들과 통신한다. 예시적인 실시예에서, 그러한 통신은, 표준 RS-485/모드버스 프로토콜을 사용하는, 유선 및/또는 무선 통신 수단을 사용하는 것과 같은, 인터페이스들(미도시)을 통해 실행될 수 있다.
컨트롤러(26)는, 물리적 조건에 대한 감지된 값에 관한 센서(24)로부터의 신호를 수신하며, 그리고 감지된 값의 함수에 따라 보충적 압력 용기(18)의 파손이 발생했는지를 결정하도록, 소프트웨어(미도시)를 구동한다. 예시적인 실시예에서, 컨트롤러(26)는, 예를 들어, 지시기(28)를 기동함에 의해 및/또는 1차적 압력 용기(12)를 사용처로부터 제거함에 의해, 보충적 압력 용기(18)의 파손에 대응하도록 구성된다. 하나의 실시예에서, 지시기(28)를 기동하는 것은, 보충적 압력 용기(18)의 파손에 대해 사용자들에게 시각적 및/또는 청각적 신호 또는 경고를 활성화하기 위해, 컨트롤러(26)로부터 신호를 송신하는 것을 포함한다. 다른 예에서, 1차적 압력 용기(12)를 사용처로부터 제거하는 것은, 1차적 압력 용기(12)와 유체 공급원(16) 사이의 밸브(34)를 폐쇄하도록 컨트롤러(26)로부터 신호를 전송함에 의해서, 그로 인해 유체 공급원(16)으로부터 1차적 압력 용기(12)로의 유체 유동을 정지시킴에 의해서와 같이, 1차적 압력 용기(12)를 유체 공급원(16)으로부터 연결 해제하는 것을 포함한다.
부가적으로 또는 대안적으로, 보충적 압력 용기(18)는, 검사를 위해, 파손 이전 또는 이후에, 사용처로부터 장착 해제되거나 또는 달리 제거될 수 있을 것이다. 도 1의 시스템(10a)에서, 보충적 압력 용기(18)의 사용처로부터의 제거는, 예를 들어 밸브(36)를 폐쇄함에 의해 달성될 수 있을 것이다. 이러한 방식으로, 1차적 압력 용기(12)의 상태는, 1차적 압력 용기(12)의 작동을 중단시킴 없이, 보충적 압력 용기(18)의 검사(일부 실시예에서 별개의 테스트를 포함함)로부터 결정될 수 있을 것이다. 1차적 압력 용기(12)의 작동이 보충적 압력 용기(18)의 시스템(10a)으로부터의 제거 이후에 지속되는 경우에, 작업자는, 1차적 압력 용기(12)가 이때 보충적 압력 용기(18)가 사용 중이지 않은 기간 도중에 보충적 압력 용기(18)에 의해 경험되지 않는 부가적인 응력에 종속된다는 것을, 이해해야 한다.
예시적인 실시예에서, 보충적 압력 용기(18)의 "파손"은, 임계 양보다 더 큰 자체로부터의 유체 누출을 초래하는, 자체의 파열 또는 더 작은 파손을 포함한다. 그러한 임계 양은, 사용자에 의해 설정될 수 있고 및/또는, 예를 들어, 그의 값들이 센서들(24)에 의해 결정되는 것인, 감지된 물리적 조건들을 포함하는 인자들을 고려하는, 컨트롤러(26)에 의해 구동되는 소프트웨어에 의해 결정될 수 있을 것이다. 예를 들어, 시스템(10) 내의 가압 유체가 극저온 유체인 경우, 컨트롤러(26)는, 센서(24)가 사전 결정된 임계 온도를 하회하는 수납 구조물(22)의 내부 공간(38)의 온도 값을 답신하면, 보충적 압력 용기(18)의 파손이 발생했다고 결정할 수 있을 것이다. 다른 예에서, 시스템(10) 내의 가압 유체가 수소인 경우, 컨트롤러(26)는, 센서(24)가 사전 결정된 임계 수소 농도를 상회하는 수납 구조물(22)의 내부 공간(38) 내에서의 수소의 농도 값을 답신하면, 보충적 압력 용기(18)의 파손이 발생했다고 결정할 수 있을 것이다. 또 다른 예에서, 컨트롤러(26)는, 센서(24)가 사전 결정된 임계 압력을 상회하는 수납 구조물(22)의 내부 공간(38) 내에서의 기체의 압력 값을 답신하면, 보충적 압력 용기(18)의 파손이 발생했다고 결정할 수 있을 것이다. 컨트롤러(26)에 의해 구동되는 소프트웨어는 또한, 보충적 압력 용기(18)의 파손이 발생했는지를 결정하기 위해 센서들(24)에 의해 답신된 물리적 조건 값들의 임의의 조합을 고려하도록 프로그램될 수 있을 것이다.
도 4는, 복수의 압력 용기(12, 12a) 및, "티" 커넥터(19)(따라서 보충적 압력 용기(18) 및 복수의 1차적 압력 용기(12, 12a)가 병렬로 정렬됨)에 의해 유체 공급원에 연결되는 보충적 지시 용기(18)를 포함하는 시스템(10d)에 대한 개략도를 도시한다. 예시된 실시예에서, 보충적 압력 용기(18)는, 내부 공간(38a)을 구비하는 수납 구조물(22a)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인다. 수납 구조물(22a)이 보충적 압력 용기를 완전히 둘러싸지 않지만, 보충적 압력 용기(18)의 약화부(20)가 수납 구조물(22a)의 내부 공간(38a) 내에 위치하게 된다. 보충적 압력 용기(18)는, 양자 모두의 1차적 압력 용기(12, 12a) 및 유체 공급원(16)과 유체 소통 상태에 놓이도록 "티" 커넥터(19)에 의해 공급 라인(14)에 병렬로 연결된다. 2개의 1차적 압력 용기(12, 12a)가 도시되지만, 다른 개수의 1차적 압력 용기들이 또한 개시된 바와 같은 시스템 내에 사용될 수 있다는 것이, 예상된다.
비록 본 개시의 대상이 여러 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 당업자들은, 변경들이 본 개시의 범위로부터 벗어남 없이 형태 및 세부사항에 관해 이루어질 수 있다는 것을 인식할 것이다. 부가적으로, 하나의 실시예에 대해 개시된 임의의 특징이, 다른 실시예에 통합될 수 있으며, 그리고 그 반대도 마찬가지이다.

Claims (18)

  1. 압력 용기 파손 지시 시스템으로서:
    가압 유체의 공급원;
    상기 공급원과 유체 소통 상태로 배치되며 그리고 상기 가압 유체의 제1 체적을 수용하도록 구성되는 1차적 압력 용기로서, 피로 하중에서 파괴되기까지의 제1 예상 수명 기간을 가지며 그리고 제1 재료 또는 제1 구성에 의해 획정되는 제1 구조적 특성을 포함하는 것인, 1차적 압력 용기;
    상기 공급원과 유체 소통 상태로 그리고 상기 1차적 압력 용기와 유체 소통 상태로 배치되는 보충적 압력 용기로서, 상기 가압 유체의 상기 제1 체적과 분리된 상기 가압 유체의 제2 체적을 수용하도록 구성되고, 상기 제1 예상 수명 기간보다 더 짧은 기간의 피로 하중에서 파괴되기까지의 제2 예상 수명 기간을 가지며, 그리고 상기 보충적 압력 용기는 상기 더 짧은 제2 예상 수명 기간에 기여하도록 구성되며 제2 재료 또는 제2 구성에 의해 획정되는 제2 구조적 특성을 구비하는 것인, 보충적 압력 용기;
    자체의 내부 공간 내에서 상기 보충적 압력 용기를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성되며, 상기 1차적 압력 용기의 어느 부분도 둘러싸지 않는 수납 구조물; 및
    상기 보충적 압력 용기의 파괴에 기인한 파손을 가리키는 상기 내부 공간의 물리적 조건을 검출하도록 구성되는 센서
    를 포함하는 것인, 압력 용기 파손 지시 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보충적 압력 용기는 상기 1차적 압력 용기보다 작은 것인, 압력 용기 파손 지시 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 구조적 특성은, 상기 보충적 압력 용기가 약화부에서 파손되도록 구성되는, 약화부인 것인, 압력 용기 파손 지시 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1 구조적 특성은 상기 제1 재료이며; 그리고
    제2 구조적 특성은 상기 제1 재료와 상이한 상기 제2 재료인 것인, 압력 용기 파손 지시 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    제1 재료는, 탄소 섬유 복합재료이며; 그리고
    제2 재료는, 아라미드 섬유 복합재료인 것인, 압력 용기 파손 지시 시스템.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보충적 압력 용기는, 상기 공급원에 대해 1차적 압력 용기와 병렬로 배치되는 것인, 압력 용기 파손 지시 시스템.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보충적 압력 용기는, 상기 공급원과 1차적 압력 용기 사이에 직렬로 배치되는 것인, 압력 용기 파손 지시 시스템.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 센서와 신호 통신하는 컨트롤러를 더 포함하는 것인, 압력 용기 파손 지시 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 컨트롤러와 신호 통신하는 지시 디바이스를 더 포함하는 것인, 압력 용기 파손 지시 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 공급원과 1차적 압력 용기 사이에 배치되는 밸브를 더 포함하고,
    상기 밸브는 상기 컨트롤러와 신호 통신하는 것인, 압력 용기 파손 지시 시스템.
  13. 1차적 압력 용기의 임박한 파손을 예측하기 위해 보충적 압력 용기를 사용하는 방법으로서:
    1차적 압력 용기를 유체 소통 상태로 가압 유체의 공급원에 연결하는 것;
    보충적 압력 용기를 상기 공급원과 유체 소통 상태로 그리고 상기 1차적 압력 용기와 유체 소통 상태로 연결하는 것;
    1차적 압력 용기의 파손이 발생하기 이전에, 상기 보충적 압력 용기를 자체의 파손을 야기하기 위해 제1 피로 하중에 노출시키는 것; 및
    상기 1차적 압력 용기를 상기 제1 피로 하중 보다 낮은 제2 피로 하중에 노출시키는 것
    을 포함하는 것인, 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    수납 구조물의 내부 공간 내에서 상기 보충적 압력 용기를 적어도 부분적으로 둘러싸는 것; 및
    상기 내부 공간의 물리적 조건의 값을 감지하는 것
    을 더 포함하는 것인, 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    감지된 값을 컨트롤러에 전송하는 것; 및
    상기 감지된 값의 함수에 따라, 상기 보충적 압력 용기의 파손이 발생했는지를 결정하는 것
    을 더 포함하는 것인, 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 컨트롤러로부터 지시 디바이스로 신호를 전달하여 상기 지시 디바이스를 활성화함으로써, 상기 보충적 압력 용기의 파손을 사용자에게 알리는 것을 더 포함하는 것인, 방법.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 공급원으로부터 상기 1차적 압력 용기로의 유체 유동을 정지시키기 위해, 상기 컨트롤러로부터 밸브로 신호를 전달하는 것을 더 포함하는 것인, 방법.
  18. 삭제
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