KR102547794B1 - 고압용기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고압유체를 저장하는 고압용기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실링패드를 종단면이 경사지게 형성하여 노즐과 라이너의 접합부분에서 유체가 유출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 고압용기에 관한 것이다.
본 발명에 의한 고압용기는 내부가 중공되어 유체가 유출입되며, 플랜지부가 형성되는 노즐; 내부에 유체가 충진되도록 중공형성되며, 상기 플랜지부의 하부에 접하는 접합부와 상기 노즐에 삽입되는 단부 사이에 종단면이 경사진 굴절부가 형성되는 라이너; 상기 굴절부에 밀착되도록 종단면이 경사진 링형태의 실링 패드; 상기 실링 패드에 밀착되도록 종단면이 경사진 링형태의 실링 플레이트; 및 상기 실링 플레이트에 밀착되며 상기 노즐의 외주에 나사체결되는 실링 너트;를 포함한다.

Description

고압용기{PRESSURE VESSEL}
본 발명은 고압유체를 저장하는 고압용기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실링패드를 종단면이 경사지게 형성하여 노즐과 라이너의 접합부분에서 유체가 유출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 고압용기에 관한 것이다.
고압용기는 산소, 천연가스 및 질소 등의 각종 유체를 보관하기 위해 사용되는데, 최근에는 친환경 수소전기차의 연료인 수소를 저장하는 용기로 사용된다.
종래에는 금속성재료로 노즐 및 라이너를 제조하고 노즐 및 라이너의 외부에 카본 섬유나 유리 섬유를 감거나 적층하여 제조하였다. 그러나, 종래의 금속성 라이너로 제조되는 고압용기는 금속의 특성상 중량이 무거우며 부식에 매우 약한 동시에 제조원가도 높다는 문제가 발생되었다.
이를 해결하기 위해 합성수지를 사용한 플라스틱 라이너를 제조하게 되었으며, 플라스틱이라는 특성상 금속재에 비해 중량을 가볍게 하고 내부식성을 향상시킬 수 있었다.
도 1 및 도 2는 종래의 개선된 고압용기(1)를 나타낸 것이다. 이를 참조하면, 고압용기(1)는 플라스틱 소재의 라이너(10)를 형성한다. 상기 라이너(10)는 내부가 중공된 원통형태이며, 양측에는 단면이 곡면으로 형성되는 돔(Dome)형태의 숄더부가 구비된다.
또한, 상기 라이너(10)의 외주면에 카본 섬유(20)와 유리 섬유(30)를 적층하고, 가스 배출을 위한 노즐(60)이 장착된다. 상기 노즐은 상기 라이너(10)에 접합되는 플랜지부(61)가 형성된다.
또한 압력에 취약한 숄더부의 강도를 보강하기 위한 보강부(40)가 구비된다.
특히, 상기 고압용기(1)의 내화성능을 향상시키기 위하여 숄더부에는 내화재(50)를 코팅한다. 상기 내화재(50)는 상기 고압용기(1)가 화재에 노출되었을 때, 압력에 가장 취약한 숄더부의 표면에 도포된다.
통상적으로 상기 내화재(50)는 바인더로서 에폭시 수지를 사용한다. 상기 에폭시 수지는 내후성이 탁월하여 상기 고압용기가 화재에 노출되었을 때 폭발의 위험을 감소시킨다.
도 3은 플라스틱 소재의 라이너(10)에 금속재 노즐(60)이 결합된 상태를 나타낸 것이다. 금속재 노즐(60)을 마련한 다음, 라이너(10)를 사출하기 위한 금형에 노즐(60)을 장착한 상태에서 라이너(10)를 사출성형함으로써 라이너(10)에 노즐(60)을 결합시키는 것이다.
그러나 플라스틱 소재의 라이너(10)와, 금속재인 노즐(60)은 재질의 특성으로 인해 접합에 문제가 있다. 즉, 고압용기가 고온과 저온에 반복적으로 노출되면, 라이너와 노즐이 접합부분에서 분리되어 라이너의 내부에 충진된 유체가 접합부분에서 유출되는 문제가 발생된다. 이러한 문제는 내부에 충진된 유체가 유출되어 폭발하여 대형사고로 이어질 수 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 실링패드를 종단면이 경사지게 형성하여 노즐과 라이너의 접합부분에서 유체가 유출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 고압용기를 제공함에 있다.
위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 고압용기는 내부가 중공되어 유체가 유출입되며, 플랜지부가 형성되는 노즐; 내부에 유체가 충진되도록 중공형성되며, 상기 플랜지부의 하부에 접하는 접합부와 상기 노즐에 삽입되는 단부 사이에 종단면이 경사진 굴절부가 형성되는 라이너; 상기 굴절부에 밀착되도록 종단면이 경사진 링형태의 실링 패드; 상기 실링 패드에 밀착되도록 종단면이 경사진 링형태의 실링 플레이트; 및 상기 실링 플레이트에 밀착되며 상기 노즐의 외주에 나사체결되는 실링 너트;를 포함한다.
또한 상기 굴절부와 실링 패드와 실링 플레이트는 상기 노즐의 중심방향으로 하향하도록 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 실링 너트의 상면은 상기 실링 플레이트에 밀착되도록 상기 노즐의 중심방향으로 하향하도록 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 노즐의 외주에는 상기 플랜지부의 하부에 상기 라이너의 단부가 삽입되는 삽입홈과, 상기 실링 너트가 체결되는 나사산이 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 실링 너트는 상기 라이너의 내부에 저장된 유체의 압력 상기 실링 플레이트에 전달되도록 관통홀이 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 실링 패드는 상기 굴절부와 접합부에 밀착되도록 절곡형성된 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 다른 고압용기는 내부가 중공되어 유체가 유출입되며, 플랜지부가 형성되는 노즐; 내부에 유체가 충진되도록 중공형성되며, 상기 플랜지부의 하부에 접하는 접합부와 상기 노즐에 삽입되는 단부 사이에 종단면이 경사진 굴절부가 형성되는 라이너; 상기 굴절부에 밀착되도록 종단면이 경사진 링형태의 실링 패드; 및 상기 실링 패드에 밀착되며 상기 노즐의 외주에 나사체결되는 실링 너트;를 포함한다.
또한 상기 굴절부와 실링 패드는 상기 노즐의 중심방향으로 하향하도록 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 실링 너트의 상면은 상기 실링 패드에 밀착되도록 상기 노즐의 중심방향으로 하향하도록 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 노즐의 외주에는 상기 플랜지부의 하부에 상기 라이너의 단부가 삽입되는 삽입홈과, 상기 실링 너트가 체결되는 나사산이 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 실링 너트는 상기 라이너의 내부에 저장된 유체의 압력이 상기 실링 패드에 전달되도록 관통홀이 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 실링 패드는 상기 굴절부와 접합부에 밀착되도록 절곡형성된 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 실링패드를 종단면이 경사지게 형성하여 노즐과 라이너의 접합부분에서 유체가 유출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한 실링너트에 관통홀을 형성함으로써, 유체의 압력이 실링 플레이트를 통해 실링 패드에 전달됨으로써 실링 패드를 노즐과 라이너의 강한 압력으로 밀착시켜 실링할 수 있게 된다.
도 1 내지 도 3은 종래 고압용기의 구성을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명에 의한 실시예를 나타낸 분리사시도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 요부를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예의 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 고압용기에 대한 실시예는 금속재 노즐(110)과 플라스틱 재질의 라이너(120)가 결합된 상태에서 노즐(110)과 라이너(120)의 접합부분의 유체의 유출을 막기 위한 구성으로 실링패드(130)와, 실링플레이트(140)와, 실링너트(150)를 포함한다.
도 5 및 도 6을 참조하여 구체적으로 설명한다.
상기 노즐(110)은 금속재로 형성되며 내부가 중공되어 유체가 유출입되며, 플랜지부(111)가 형성된다.
또한 상기 라이너(120)는 플라스틱 재질로 형성되어 플랜지부(111)에 상기 노즐(10)이 결합되는데, 특히, 상기 라이너(120)는 내부에 유체가 충진되도록 중공형성되며, 특히, 상기 플랜지부(111)의 하부에 접하는 접합부(121)와, 상기 접합부(121)에서 노즐(110)의 중심방향으로 하향하는 굴절부(122)를 포함하고, 상기 라이너의 단부(123)는 상기 노즐(110)에 형성된 삽입홈(112)에 삽입되어 견고하게 결합된다.
상기 실링패드(130)는 링형태로 형성되며, 상기 노즐(110)과 라이너(120)의 접합 부분에 밀착되어 직접적으로 실링하는 구성요소이다.
특히, 상기 실링패드(130)는 상기 굴절부(122)에 밀착될 수 있도록 종단면이 노즐 중심방향으로 하향하도록 경사지게 형성되는 경사면(131)과, 상기 경사면(131)에서 외측으로는 절곡되어 상기 접합부(121)에 밀착되는 수평부(132)로 구성된다.
상기 실링 너트(150)는 상기 노즐의 플랜지부(111) 하부에서 나사체결되어 상기 실링 패드(130)를 고정하기 위한 구성요소이다. 특히, 상기 실링 패드(130)에 밀착될 수 있도록 상기 실링 너트(150)의 상면은 노즐 중심 방향으로 하향하도록 경사진 경사면(151)이 형성된다.
상기 실링 너트(150)에는 경사면(151)에서 측벽으로 관통홀(152)이 형성되는데, 상기 관통홀(152)을 통해 라이너에 충진된 고압의 유체가 유입되게 된다. 따라서 유체의 압력이 상기 실링 패드(130)에 전달되어 상기 라이너(120)와 노즐(110)의 접합부분을 향해 상기 실링 패드(130)를 더욱 밀착시키는 효과가 있다.
본 실시예는 라이너(120)에 경사진 굴절부(122)를 형성하고, 실링 패드(130)를 상기 굴절부(122)에 밀착될 수 있도록 경사면(131)을 형성되어 있기 때문에, 실링 너트(150)의 체결로 인해 전달되는 수직항력으로 실링 패드(130)를 굴절부(122)에 밀착시켜 유체가 유출되는 것을 방지하도록 실링하는 것이다.
또한 상기 실링 패드(130)와 실링 너트(150) 사이에는 링 형태의 실링 플레이트(140)가 더 구비된다.
상기 실링 플레이트(140)는 연질의 실링 너트의 형태가 변형되는 것을 방지하고, 실링 너트(150)에 의해 전달되는 체결 압력을 상기 실링 패드(130)의 전체 면적에 균일하게 전달하기 위한 구성요소로서, 금속재질로 형성된다.
특히, 상기 관통홀(152)을 통해 유체가 상기 실링 패드(130)에 접하게 되어 실링 패드(130)가 손상되는 경우가 있는데, 상기 실링 너트(150)와 실링 패드(130) 사이에 상기 실링 플레이트(140)를 구비함으로써 관통홀(152)을 통해 고압의 유체 압력을 실링 패드(130)에 전달하면서도 실링 패드(130)가 유체에 직접 노출되는 것을 방지하여 실링 패드(130)의 손상을 방지할 수 있는 것이다.
다시 말해, 실링 패드(130)는 실링 너트(150)가 상기 노즐(110)에 나사체결됨으로써 고정되면서 접합부분에 1차적으로 밀착되어 실링하게 된다.
또한, 관통홀(152)을 통해 유입되는 유체의 압력이 실링 플레이트(140)를 접합부분측으로 가압하고, 이러한 작용으로 결과적으로 실링 패드(130)가 라이너(120)와 노즐(110)의 접합부분에 2차적으로 가압되어 실링하게 되는 것이다.
이러한 작용으로 실링 패드(130)가 라이너(120)와 노즐(110)의 접합부분에 밀착되어 유체가 유출되지 않도록 실링하게 되는 것이다.
한편, 본 발명은 실링 플레이트(140)가 배제된 실시예도 가능하다. 구체적으로 설명하면, 상기 라이너(120)와 노즐(110)의 접합부분에 밀착되는 실링 패드(130)와, 상기 실링 패드(130)의 하부에서 상기 노즐(110)에 나사체결되는 실링 너트(150)로 구성되는 것이다. 이 경우, 실링 너트(150)에 형성된 관통홀(152)로 유입된 유체가 상기 실링 패드(130)에 직접 접하면서 유체의 압력으로 실링 패드(130)를 접합부분에 밀착시켜 유체의 유출을 막는 것이다.
110: 노즐
120: 라이너
130: 실링 패드
140: 실링 플레이트
150: 실링 너트

Claims (12)

  1. 내부가 중공되어 유체가 유출입되며, 플랜지부가 형성되는 노즐;
    내부에 유체가 충진되도록 중공형성되고, 단부에 상기 플랜지부가 결합되는 라이너;
    상기 노즐과 라이너의 결합부위에 밀착되어 유체의 유출을 방지하도록 종단면이 상기 노즐의 중심방향으로 하향하도록 경사진 링형태의 실링 패드;
    상기 실링 패드의 저면에 밀착되도록 종단면이 상기 노즐의 중심방향으로 하향하도록 경사진 링형태의 실링 플레이트; 및
    상기 실링 플레이트의 저면에 밀착되도록 상면이 상기 노즐의 중심방향으로 하향하도록 경사지게 형성되며 상기 노즐의 외주에 나사체결되는 실링 너트;를 포함하며,
    상기 라이너는 상기 플랜지부의 하부에 접하는 접합부와 상기 노즐에 삽입되는 단부 사이에 종단면이 상기 노즐의 중심방향으로 하향하도록 경사진 굴절부가 형성되는 것을 특징으로 하는 고압용기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실링 패드는 상기 굴절부와 노즐의 접합부위에 밀착되는 것을 특징으로 하는 고압용기.

  3. 제2항에 있어서,
    상기 실링 너트의 상면은 상기 실링 플레이트에 밀착되도록 상기 노즐의 중심방향으로 하향하도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 고압용기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 노즐의 외주에는 상기 플랜지부의 하부에 상기 라이너의 단부가 삽입되는 삽입홈과, 상기 실링 너트가 체결되는 나사산이 형성되는 것을 특징으로 하는 고압용기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 실링 너트는 상기 라이너의 내부에 저장된 유체의 압력 상기 실링 플레이트에 전달되도록 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 고압용기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 실링 패드는 상기 굴절부와 접합부에 밀착되도록 절곡형성된 것을 특징으로 하는 고압용기.
  7. 내부가 중공되어 유체가 유출입되며, 플랜지부가 형성되는 노즐;
    내부에 유체가 충진되도록 중공형성되고, 단부에 상기 플랜지부가 결합되는 라이너;
    상기 노즐과 라이너의 결합부위에 밀착되어 유체의 유출을 방지하도록 종단면이 상기 노즐의 중심방향으로 하향하도록 경사진 링형태의 실링 패드;
    상기 실링 패드의 저면에 밀착되도록 상면이 상기 노즐의 중심방향으로 하향하도록 경사지게 형성되며 상기 노즐의 외주에 나사체결되는 실링 너트;를 포함하며,
    상기 라이너는 상기 플랜지부의 하부에 접하는 접합부와 상기 노즐에 삽입되는 단부 사이에 종단면이 상기 노즐의 중심방향으로 하향하도록 경사진 굴절부가 형성되는 것을 특징으로 하는 고압용기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 실링 패드는 상기 굴절부와 노즐의 접합부위에 밀착되는 것을 특징으로 하는 고압용기.

  9. 제8항에 있어서,
    상기 실링 너트의 상면은 상기 실링 패드에 밀착되도록 상기 노즐의 중심방향으로 하향하도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 고압용기.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 노즐의 외주에는 상기 플랜지부의 하부에 상기 라이너의 단부가 삽입되는 삽입홈과, 상기 실링 너트가 체결되는 나사산이 형성되는 것을 특징으로 하는 고압용기.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 실링 너트는 상기 라이너의 내부에 저장된 유체의 압력이 상기 실링 패드에 전달되도록 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 고압용기.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 실링 패드는 상기 굴절부와 접합부에 밀착되도록 절곡형성된 것을 특징으로 하는 고압용기.
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