KR20060072883A

KR20060072883A - 이중 주름관형 진공단열 배관연결장치

Info

Publication number: KR20060072883A
Application number: KR1020040111648A
Authority: KR
Inventors: 권오성; 조남경; 김병훈
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2004-12-24
Publication date: 2006-06-28

Abstract

본 발명은 두 개의 배관을 연결해 주는 배관연결장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주름관을 갖는 주름관형 배관연결장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 이중 주름관형 진공단열 배관연결장치는 양단으로 각각 배관이 연결되며 유체의 통로가 되는 내부 주름관; 소정 간격을 두고 내부 주름관을 감싸는 외부 주름관; 외부 주름관에 형성되는 진공펌핑용 포트; 이 포트에 연결되는, 펌핑된 공기에 대한 역류방지수단; 내부 주름관 및 외부 주름관의 일단을 상호간에 밀봉하고 그 타단을 상호간에 밀봉하여 폐공간을 형성하는 제1 및 제2밀봉수단; 및 진공펌핑에 의한 내부 및 외부 주름관의 길이방향 수축을 억제하는 수축억제수단을 포함한다. 본 발명은 진공단열 기능을 수행하면서도 필요시 굴절이 가능하다.

김발, 발사체, 벨로우즈, 단열, 배관

Description

이중 주름관형 진공단열 배관연결장치{Apparatus for connecting two pipes that has double bellows pipes and the funcion of vacuum insulation}

도 1은 본 발명의 한 실시예에 의한 이중 주름관형 진공단열 배관연결장치의 정면도이다.

도 2는 도 1에서 수축억제수단을 제거한 상태에 대한 종단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 내부 주름관 20: 외부 주름관

30: 진공펌핑용 포트 40, 42: 제1 및 제2 밀봉수단

50: 역류방지수단 60: 링

70, 72: 제1 및 제2연결수단 80, 82: 제1 및 제2체결수단

본 발명은 두 개의 배관을 연결해 주는 배관연결장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주름관을 갖는 주름관형 배관연결장치에 관한 것이다.

배관시스템에 있어서 주름관형 배관연결장치는 주름관의 굴곡형상 때문에 단열재를 부착하는 방식의 단열이 쉽지 않다. 이에 따라 작동유체가 통과하는 내부 배관과 이를 감싸는 외부 배관으로 구성되는 이중 배관을 제작하고, 두 배관 사이를 진공처리함으로써 단열의 효과를 얻는 방법이 많이 사용되고 있다. 이러한 이중 배관에서 내부 배관과 외부 배관의 온도차이에 의한 수축율의 차이를 보상하기 위해서 외부 배관을 주름관형으로 제작하는 방법이 많이 사용된다.

그러나, 발사체의 추진제 공급배관과 같이 김발(gimbal) 작동과 단열을 동시에 필요로 하는 배관시스템에서, 이렇게 외부 배관만이 주름관인 배관연결장치를 사용하는 것은 곤란하다. 이러한 이유를 설명하기 위해서, 먼저 발사체의 김발작동에 대해서 살펴본다.

발사체가 이륙한 뒤 정해진 비행궤도를 따라가기 위해서는 자세를 제어할 필요가 있다. 일반적으로 이러한 자세제어는 추력벡터제어(Thrust Vector Control; TVC)라고 하는데, 이는 엔진 상단부의 특정 지지점을 기준으로 하여, 엔진에 "요(yaw) 또는 피치(pitch) 방향"(발사체의 진행방향에 대해서 상하좌우 방향을 말한다)으로 각도를 주어, 엔진으로부터 나오는 추력이 발사체의 비행방향축과 어긋나게 함으로써 발사체의 자세를 제어해 주는 것이다.

즉, 방향을 조금씩 틀어주기 위해서 엔진의 추력축과 발사체의 비행축에 각도를 주는 것을 말하며, 이러한 작동을 김발작동이라 한다. 이때 엔진이 움직이면 엔진에 연료나 산화제를 공급하는 배관시스템도 같이 굴절되어야 한다. 이렇게 배관시스템이 상하좌우로 굴절될 수 있어야 하므로, 전술한 외부 배관만이 주름관인 배관연결장치는 발사체의 배관시스템에는 적용하기 곤란한 것이다.

한편, 김발작동에 사용되는 배관연결장치는 위와 같은 작동특성으로 인하여 굴절이 자주 일어나고, 이러한 굴절을 위해서 힌지형태의 구조물을 구비하고 있기 때문에 단열재 부착을 통한 외부단열이 극히 곤란하다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 단열재 부착방식이 아닌 진공단열방식을 취하면서 필요시 굴절이 가능한 배관연결장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 이중 주름관형 진공단열 배관연결장치는 양단으로 각각 배관이 연결되며 유체의 통로가 되는 내부 주름관; 소정 간격을 두고 내부 주름관을 감싸는 외부 주름관; 외부 주름관에 형성되는 진공펌핑용 포트; 이 포트에 연결되는, 펌핑된 공기에 대한 역류방지수단; 내부 주름관 및 외부 주름관의 일단을 상호간에 밀봉하고 그 타단을 상호간에 밀봉하여 폐공간을 형성하는 제1 및 제2밀봉수단; 및 진공펌핑에 의한 내부 및 외부 주름관의 길이방향 수축을 억제하는 수축억제수단을 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 의한 이중 주름관형 진공단열 배관연결장치의 정면도이며, 도 2는 도 1에서 수축억제수단을 제거한 상태에 대한 종단면도이다.

본 발명은 내부 주름관(10)과 이를 감싸는 외부 주름관(20)으로 이루어지는 이중 주름관을 제작하고, 두 주름관 사이(15)를 진공펌핑용 포트(30)를 통하여 진공상태로 유지시킴으로써 단열효과를 얻도록 한 것이다. 또한, 두 주름관 사이(15) 가 진공상태가 됨으로써 생기는 주름관(10, 20)의 길이방향 수축은 수축억제수단(60, 70, 72, 80, 82)이 억제하고, 진공펌핑을 위해 외부 주름관(20)에 장착된 포트(30)에는 체크밸브와 같은, 펌핑된 공기에 대한 역류방지수단(50)을 장착하여 진공상태가 유지되도록 한다.

이러한 본 발명의 구성을 이하에서 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명은 내부 주름관(10), 외부 주름관(20), 진공펌핑용 포트(30), 역류방지수단(50), 제1 및 제2밀봉수단(40, 42), 및 수축억제수단(60, 70, 72, 80, 82)을 포함한다.

내부 주름관(10)은 그 양단으로 각각 배관(미도시)이 연결되며 유체의 통로가 되고, 외부 주름관(20)은 소정 간격을 두고 내부 주름관(10)을 감싼다. 제1 및 제2밀봉수단(40, 42)은 내부 주름관(10) 및 외부 주름관(20)의 일단을 상호간에 밀봉하고 그 타단을 상호간에 밀봉하여 폐공간(15)을 형성한다.

이러한 폐공간(15)의 형성을 위해서, 내부 및 외부 주름관(10, 20)의 양단에 플랜지를 형성할 수 있다. 이러한 각각의 플랜지는 배관과 배관연결장치(1)를 연결하는 수단이 되기도 한다.

또한, 플랜지 체결없이 용접을 통하여 배관에 본 발명의 배관연결장치를 바로 연결할 경우에는, 플랜지를 대신하여 외부 주름관(20) 및 내부 주름관(10)의 양단을 각각 용접하여 폐공간(15)을 형성하고, 내부 주름관(10)의 양단에 배관을 용접하면 된다.

한편, 외부 주름관(20)에는 진공펌핑용 포트(30)가 형성되는데, 펌핑된 공기 에 대한 역류방지수단(50)이 이 포트(30)에 연결된다. 진공펌프를 이 역류방지수단(50)에 연결하여 펌핑을 함으로써 폐공간(15)에 진공상태를 형성한다. 체크밸브와 같은 역류방지수단(50)은 펌핑시 펌핑되는 공기의 역류를 방지하며, 펌핑완료 후 진공펌프를 제거하였을 때 외부공기가 유입되는 것을 방지한다. 이러한 진공상태를 형성함으로써, 내부 주름관(10)을 통과하는 유체와 외부환경 사이에서 단열효과를 얻게 된다.

수축억제수단(60, 70, 72, 80, 82)은 진공펌핑에 의한 내부 및 외부 주름관(10, 20)의 길이방향 수축을 억제하는 것이다. 이러한 수축억제수단은 소정 간격을 두고 외부 주름관(20)의 중앙부를 감싸는 링(60), 링(60)과 제1밀봉수단(40)을 연결하는 제1연결수단(70), 링(60)과 제2밀봉수단(42)을 연결하는 제2연결수단(72), 링(60)과 제1연결수단(70)의 일단을 회전가능하게 체결하는 제1체결수단(80), 및 링(60)과 제2연결수단(72)의 일단을 회전가능하게 체결하는 제2체결수단을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 배관연결장치(1)가 발사체의 추진제 공급배관 시스템에 적용될 경우, 도 1에서 보는 바와 같이, 제1연결수단(70)은 대향하는 위치에 2개 배치되며, 제2연결수단(72)은 대향하는 위치에 2개 배치되고, 제1 및 제2연결수단(70, 72)은 서로 직교하도록 배치하게 된다.

이러한 구성으로부터, 발사체가 일축 김발작동시에는 링(60)에 체결된 제1연결수단(70)에 의해 배관연결장치(1)가 작동하게 된다. 즉, 도 1에서 좌측부분이 상하로 이동하게 된다. 또한, 발사체가 타축 김발작동시에는 링(60)에 체결된 제2연 결수단(72)에 의해 배관연결장치(1)가 작동하게 된다. 즉, 도 1에서 우측부분이 전후로 이동하게 된다. 이밖에 양축 동시 김발작동도 가능하다. 또한, 수축억제수단(60, 70, 72, 80, 82) 전체가 일체로서 외부 주름관(20) 둘레로 회전가능하게 설치될 수도 있다.

한편, 수축억제수단(60, 70, 72, 80, 82)은 두 주름관(10, 20) 사이의 진공으로 인해 생기는 두 주름관(10, 20)의 길이방향 수축을 억제하는 역할도 동시에 수행한다.

본 발명에 의한 이중 주름관형 진공단열 배관연결장치(1)는 위의 발사체 분야뿐만 아니라 다른 산업분야에도 적용가능하다. 즉, 진공단열방식을 취하면서 필요시 굴절이 가능한 배관연결장치(1)를 필요로 하는 분야에는 어디든지 적용할 수 있을 것이다.

본 발명에 의한 이중 주름관형 진공단열 배관연결장치는 진공단열 기능을 수행하면서도 필요시 굴절이 가능하다.

이상에서 살펴본 본 발명은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims

양단으로 각각 배관이 연결되며 유체의 통로가 되는 내부 주름관;

소정 간격을 두고 상기 내부 주름관을 감싸는 외부 주름관;

상기 외부 주름관에 형성되는 진공펌핑용 포트;

상기 포트에 연결되는, 펌핑된 공기에 대한 역류방지수단;

상기 내부 주름관 및 상기 외부 주름관의 일단을 상호간에 밀봉하고 그 타단을 상호간에 밀봉하여 폐공간을 형성하는 제1 및 제2밀봉수단; 및

진공펌핑에 의한 상기 내부 및 외부 주름관의 길이방향 수축을 억제하는 수축억제수단을 포함하는 이중 주름관형 진공단열 배관연결장치.
제1항에 있어서,

상기 역류방지수단은 체크밸브인 것을 특징으로 하는 이중 주름관형 진공단열 배관연결장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2밀봉수단은 플랜지 또는 용접가공물인 것을 특징으로 하는 이중 주름관형 진공단열 배관연결장치.
제1항에 있어서,

상기 수축억제수단은

소정 간격을 두고 상기 외부 주름관의 중앙부를 감싸는 링;

상기 링과 상기 제1밀봉수단을 연결하는 제1연결수단;

상기 링과 상기 제2밀봉수단을 연결하는 제2연결수단;

상기 링과 상기 제1연결수단의 일단을 회전가능하게 체결하는 제1체결수단; 및

상기 링과 상기 제2연결수단의 일단을 회전가능하게 체결하는 제2체결수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 주름관형 진공단열 배관연결장치.
제4항에 있어서,

상기 제1연결수단은 대향하는 위치에 2개 배치되며, 상기 제2연결수단은 대향하는 위치에 2개 배치되고, 상기 제1 및 제2연결수단은 서로 직교하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 이중 주름관형 진공단열 배관연결장치.
제5항에 있어서,

상기 링, 상기 제1 및 제2연결수단, 및 상기 제1 및 제2체결수단이 일체로서 상기 외부 주름관 둘레로 회전가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 이중 주름관형 진공단열 배관연결장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 배관은 발사체의 추진제 공급배관인 것을 특징으로 하는 이중 주름관형 진공단열 배관연결장치.