KR20030076117A - 고압산소에 대한 유지반응성 시험장치 - Google Patents

고압산소에 대한 유지반응성 시험장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고압산소에 대한 유지반응성 시험장치에 관한 것으로서, 산소가압환경에서 사용되는 금속의 표면에 남아있는 유지성분과 고압산소가 접촉될 때 자연발화로 인해 폭발이 일어나는 자연 폭발하한계를 측정하기 위해 유지성분과 고압산소와의 반응성을 시험하여 금속표면에 잔류하는 유지량을 자연 폭발하한계 이하로 관리할 수 있는 이점이 있다.

Description

고압산소에 대한 유지반응성 시험장치{APPARATUS FOR TESTING RESPONSE TO A HIGH PRESSURE OXYGEN}
본 발명은 고압산소에 대한 유지반응성 시험장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 산소가압환경에서 사용되는 금속의 표면에 남아있는 유지성분과 고압산소가 접촉될 때 자연발화로 인해 폭발이 일어나는 자연 폭발하한계를 측정하기 위해 유지성분과 고압산소와의 반응성을 시험하여 금속표면에 잔류하는 유지량을 자연 폭발하한계 이하로 조절할 수 있도록 하기 위한 고압산소에 대한 유지반응성 시험장치에 관한 것이다.
산업현장에서 제품의 품질향상이나 청결도를 유지하기 위해 제품에 묻은 오염물질이나 유지 등을 제거하기 위한 세정공정을 수행하게 된다.
그런데, 세정공정의 척도가 한정되어 있지 않기 때문에 어느 정도로 세척해야 되는지 정량화된 수치가 없어 세정공정을 수행했음에도 불구하고 표면에 유지성분이 남아있는 경우가 있다.
이와 같이 표면에 남아있는 유지성분은 산업현장에서 화학공정이나 가스류 등을 취급하는 공정 즉, 석유화학 공정에서 반응로로 공급하기 위한 고압산소공급라인이나 가스충전을 위한 가스통이나 로켓에서 연료의 산화재인 고압산소를 공급하기 위한 공급라인의 경우 금속표면에 잔류한 지방족 탄화수소와 산소로 구성된 유지와 고압의 산소가 접촉하게 되면 산소의 바이라디칼(bi-radical)특성과 유지분자 내부의 엔트로피의 상승으로 인하여 발화원이 없어도 자연발화가 되어 폭발이 일어나는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서는 제품의 표면에 남아있는 유지성분을 완전하게 제거해야만 하는데 자연발화는 산소의 압력과 온도에 상관관계가 있기 때문에 산소의 압력과 온도가 자연발화를 일으키지 못하는 자연 폭발하한계를 알 수 없을 경우에는 유지성분을 완전히 제거하기 위한 세정공정을 수행해야하는 시간과 비용이 소요되는 문제점이 있을 뿐만 아니라 잔류하는 유지량을 효과적으로 조절할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 산소가압환경에서 사용되는 금속의 표면에 남아있는 유지성분과 고압산소가 접촉될 때 자연발화로 인해 폭발이 일어나는 자연 폭발하한계를 측정하기 위해 유지성분과 고압산소와의 반응성을 시험하여 금속표면에 잔류하는 유지량을 자연 폭발하한계 이하로 조절할 수 있도록 하기 위한 고압산소에 대한 유지반응성 시험장치를 제공함에 있다.
도 1은 본 발명에 의한 고압산소에 대한 유지반응성 시험장치를 나타낸 블록구성도이다.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
10 : 산소탱크 20 : 기화기
30 : 가압장치 40 : 냉각장치
50 : 리시버 60 : 시험로
70 : 측정부 71 : 압력센서
72 : 온도센서 73 : 광센서
80 : 제어부 90 : 제 1압력조절밸브
95 : 제 2압력조절밸브
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 액체산소를 보관하기 위한 산소탱크와, 산소탱크에 보관된 액체산소를 기화시키기 위한 기화기와, 기화기에서 출력되는 기체산소를 가압하기 위한 가압장치와, 기화기에서 가압장치로 출력되는 기체산소를 단속하는 제 1압력조절밸브와, 가압장치에서 가압된 기체산소를 냉각시키기 위한 냉각장치와, 냉각장치를 거쳐 냉각된 기체산소의 유량과 압력을 완충시켜 출력하기 위한 리시버와, 리시버에서 출력되는 고압기체산소를 공급받을 수 있으며 유지반응 시료를 격납시킬 수 있는 시험로와, 리시버에서 시험로로 공급되는 고압기체산소를 단속하는 제 2압력조절밸브와, 시험로의 온도와 압력과 광도를 측정하는 측정부와, 가압장치와 냉각장치와 제 1내지 제 2압력조절밸브를 제어하며 측정부에서 측정된 값을 입력받아 자연발화점을 파악하는 제어부로 이루어진다.
위에서 가압장치는 유지가 사용되지 않는 오일리스형인 것을 특징으로 한다.
측정부는 시험로내의 압력을 측정하기 위한 압력센서와, 시험로내의 온도를 측정하기 위한 온도센서와, 시험로에서의 광변화를 측정하기 위한 광센서로 이루어진 것을 특징으로 한다.
위와 같이 이루어진 본 발명은 액체산소를 기화시켜 오일리스형 가압장치를 통해 가압된 고압기체산소를 시험로에 공급하면서 압력과 온도의 변화에 따라 시험로에 있는 유지와의 반응성을 자연 폭발이 이루어질 때에 발생되는 빛을 통해 측정하여 자연발화점을 찾을 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 고압산소에 대한 유지반응성 시험장치를 간략하게 나타낸 블록구성도이다.
여기에 도시된 바와 같이 액체산소를 보관하기 위한 산소탱크(10)와, 산소탱크(10)에 보관된 액체산소를 기화시키기 위한 기화기(20)와, 기화기(20)에서 출력되는 기체산소를 가압하기 위한 가압장치(30)와, 기화기(20)에서 가압장치(30)로 출력되는 기체산소를 단속하는 제 1압력조절밸브(90)가 설치된다.
이때 가압장치(30)는 기화된 산소를 가압되는 동안 자연발화가 일어날 위험을 없애기 위해 유지가 사용되지 않는 오일리스형을 사용한다.
그리고, 가압장치(30)에서 가압되면서 온도가 상승된 기체산소를 냉각시키기 위한 냉각장치(40)가 설치되어 냉각되고, 냉각장치(40)를 거쳐 냉각된 기체산소의 유량과 압력을 완충시켜 안정되게 출력시키기 위한 리시버(50)가 설치된다.
그리고, 리시버(50)에서 출력되는 고압기체산소를 공급받을 수 있으며 유지반응 시료를 격납시킬 수 있는 시험로(60)가 설치되고 리시버(50)에서 시험로(60)로 공급되는 고압기체산소를 단속하는 제 2압력조절밸브(95)와, 시험로(60)의 온도와 압력과 광도를 측정하는 측정부(70)가 설치된다.
이때 측정부(70)는 시험로(60)내의 압력을 측정하기 위한 압력센서(71)와, 시험로(60)내의 온도를 측정하기 위한 온도센서(72)와, 시험로(60)에서의 광변화를 측정하기 위한 광센서(73)로 이루어진다.
따라서, 측정부(70)는 유지가 자연발화되는 요인으로 유지의 농도와 산소의 압력과 온도이기 때문에 자연발화가 일어나는 압력과 온도를 압력센서(71)와 온도센서(72)를 통해 측정하게 된다. 이때 유지의 농도를 시험로(60)에 시료를 격납시킬 때 파악된 상태이다.
그리고, 온도를 측정하는 이유는 자연발화가 일어나는 순간을 포착하기 위한것으로써 미량의 유지에 의해 자연발화가 일어나기 때문에 자연발화점을 포착하기 위해 폭발시의 광도변화를 광센서(73)에 의해 측정하여 그 시점의 산소압력과 온도를 측정하게 된다.
또한, 가압장치(30)의 가압상태와 냉각장치(40)의 냉각정도 및 제 1내지 제 2압력조절밸브(90)(95)를 제어할 뿐만 아니라 측정부(70)에서 측정된 값을 입력받아 자연발화점을 파악하는 제어부(80)가 설치된다.
위와 같이 이루어진 본 발명의 작동을 설명하면 다음과 같다.
시험로(60)에 시험하고자 하는 유지가 묻은 시료를 격납시키고 산소탱크(10)에 저장된 액체산소를 기화기(20)를 통해 기화시킨 후 제 1압력조절밸브(90)를 통해 가입장치(30)로 입력시키게 된다. 가압장치(30)에서 유지의 반응성을 시험하기 위한 최대의 압력까지 제어부(80)를 제어에 따라 가압시켜 출력하게 되면 가압되면서 상승한 온도를 냉각장치(40)를 통해 냉각시켜 출력한다. 냉각장치(40)에서 냉각되어 출력된 고압기체산소는 리시버(50)에 입력되어 산소의 유량과 압력의 변동없이 일정하게 공급될 수 있도록 안정시켜 출력한다. 이렇게 출력된 고압기체산소는 제 2압력조절밸브(95)에 의해 시험로(60)로 공급되어 시험로(60)에 있는 유지의 반응성을 시험하게 된다.
이렇게 산소압력이 상승하면서 유지가 산소와 반응하여 자연발화하는 순간을 발생하는 섬광을 측정부(70)에서 측정한 후 이때의 압력과 온도를 통해 자연발화점을 측정하게 된다.
이와 같이 다양한 유지에 대해 자연발화가 일어나는 압력과 온도를 파악함으로써 세정공정 등 유지의 잔류량 관리를 철저히 할 수 있게 된다.
상기한 바와 같이 본 발명은 산소가압환경에서 사용되는 금속의 표면에 남아있는 유지성분과 고압산소가 접촉될 때 자연발화로 인해 폭발이 일어나는 자연 폭발하한계를 측정하기 위해 유지성분과 고압산소와의 반응성을 시험하여 금속표면에 잔류하는 유지량을 자연 폭발하한계 이하로 조절할 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

  1. 액체산소를 보관하기 위한 산소탱크와,
    상기 산소탱크에 보관된 액체산소를 기화시키기 위한 기화기와,
    상기 기화기에서 출력되는 기체산소를 가압하기 위한 가압장치와,
    상기 기화기에서 상기 가압장치로 출력되는 기체산소를 단속하는 제 1압력조절밸브와,
    상기 가압장치에서 가압된 기체산소를 냉각시키기 위한 냉각장치와,
    상기 냉각장치를 거쳐 냉각된 기체산소의 유량과 압력을 완충시켜 출력하기 위한 리시버와,
    상기 리시버에서 출력되는 고압기체산소를 공급받을 수 있으며 유지반응 시료를 격납시킬 수 있는 시험로와,
    상기 리시버에서 상기 시험로로 공급되는 고압기체산소를 단속하는 제 2압력조절밸브와,
    상기 시험로의 온도와 압력과 광도를 측정하는 측정부와,
    상기 가압장치와 상기 냉각장치와 상기 제 1내지 제 2압력조절밸브를 제어하며 상기 측정부에서 측정된 값을 입력받아 자연발화점을 파악하는 제어부
    로 이루어진 것을 특징으로 하는 고압산소에 대한 유지반응성 시험장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 가압장치는 유지가 사용되지 않는 오일리스형인 것을 특징으로 하는 고압산소에 대한 유지반응성 시험장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 측정부는
    상기 시험로내의 압력을 측정하기 위한 압력센서와,
    상기 시험로내의 온도를 측정하기 위한 온도센서와,
    상기 시험로에서의 광변화를 측정하기 위한 광센서
    로 이루어진 것을 특징으로 하는 고압산소에 대한 유지반응성 시험장치.
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